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INFLUENCIA DEL ESTADO DE OXIDACIN DE LA PIRITA Y LA ARSENOPIRITA EN LA FLOTACIN DE UN MINERAL SULFURADO AURIFERO EN LA MINA
COBRIZA
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU FACULTAD DE INGENIERIA METALRGICA Y DE
MATERIALES
TESIS
PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO METALURGISTA Y DE MATERIALES ASESOR:
ING. CESAR ORTIZ JHAN
PRESENTADO POR:
ESPINOZA AGUILAR, CECILIA GENISIS GUERREROS SURICHAQUI, GABRIELA DEL ROSARIO
HUANCAYO-PERU
2012
UN
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HUANCAYO
pg. 2
TESIS
INFLUENCIA DEL ESTADO DE OXIDACION DE LA PIRITA Y
LA ARSENOPIRITA EN LA FLOTACION DE UN MINERAL
SULFURADO AURIFERO EN LA MINA COBRIZA
RESUMEN
Actualmente la minera peruana, especficamente la dedicada a la
extraccin y beneficio de los minerales aurferos, tiene que enfrentar una
serie de retos para afrontar el buen momento coyuntural de los mercados
internacionales para que pueda mantenerse y seguir creciendo al ritmo de
la globalizacin.
El relave de flotacin objeto de investigacin proviene de un mineral que
tiene valores metlicos de cobre, plata y oro, se recupera 94% de cobre,
55 % de plata y 10% de oro por flotacin estos dos ltimos a escala
laboratorio.
El estudio y caracterizacin mineralgica realizada al relave a 200
aumentos indica presencia de 54% de pirita, pirrotina y 43% de gangas,
no detecta oro y los anlisis qumicos reportan 3.74 gr/tm de oro y 4.18
Oz/TC de plata. Las pruebas de cianuracin directa con remolienda a - 45
u de recuperaciones muy pobres, mximo 10%, reforzando la hiptesis
que el metal precioso est en solucin slida en la pirita. En base a estos
pg. 3
resultados se desarrollan pruebas de lixiviacin con cianuro, previa
oxidacin con aire y oxidacin pirometalrgica, se obtiene 40% de
disolucin en cianuro a la muestra que se xido con aire en medio alcalino
y en el segundo caso, si se logra recuperar 90% de oro mediante pruebas
de tostacin a 600C, lavado de la calcina para disminuir el consumo de
reactivos y seguida de cianuracin por agitacin. En este trabajo de
investigacin, la influencia del estado de oxidacin de la pirita y la
arsenopirita en la flotacin de un mineral sulfurado aurfero fue
investigada por tcnicas diferentes, Adems, las recuperaciones de oro y
sulfuro fueron tambin investigadas, en una celda de escala de
laboratorio, como una funcin del potencial de pulpa y concentracin de
reactivo. Fue verificado que la presencia de productos de oxidacin en la
superficie del mineral sulfurado demanda que una concentracin ms alta
de colector es necesaria para lograr una recuperacin satisfactoria de
sulfuro.
pg. 4
INDICE GENERAL
Pgina
Resumen 2
Indice general 4
Introduccin 6
Captulo I 8
GENERALIDADES
1. Objetivos 8
2. Justificacin 9
3. Aspectos preliminares 9
3.1 Geologia Basica Y Recursos Minerales Del Peru 9
3.2 Minerales Y Geologa Del Oro En El Per 12
3.3 Datos Generales De La Unidad Minera Cobriza 17
Capitulo II
ESTUDIO TERICO
1. Fundamentos tericos 26
2. Aspectos Tericos Sobre La Flotacin 37
3. Teoras Sobre La Flotacin De Sulfuros 45
4. Conceptualizacion Del Estudio Propuesto 52
5. Planteamiento terico de la Investigacin 57
5.1 Planteamiento del problema 57
5.2 Hipotesis 58
5.3 Seleccin de Variables 59
Captulo III
MTODOS DE LA INVESTIGACIN 60
1. Descripcin General del Proceso Metalrgico Concentradora Cobriza 60
2. Aspectos experimentales 66
3. Discusion de resultados 68
pg. 5
CONCLUSIONES 82
RECOMENDACIONES 83
BIBLIOGRAFIA 85
pg. 6
INTRODUCCIN
Convencionalmente la minera aurfera es caracterizada en nuestro pas, por la
explotacin de yacimientos que exclusivamente tienen al oro como mineral
principal en forma metlica, yacimientos que tienen al oro como acompaante
accesorio valioso especialmente dentro de ciertas especies sulfuradas como la
pirita arsenopirita en los cuales existe una ntima asociacin con el metal
valioso y otra forma de explotacin es a partir de los placeres aurferos.
En todos los casos mencionados, como consecuencia de los procesos de
explotacin minera se van a producir minerales de desecho que no obstante
contienen aun considerables cantidades de oro, que en la mayora de los casos
no son beneficiados dadas sus peculiares caractersticas.
En las diferentes labores mineras del pas, los relaves de flotacin que tienen
contenidos metlicos importantes, no reciben el tratamiento metalrgico
adecuado para poder recuperar los metales valiosos. Que todava lo
acompaan, estos materiales ya han pasado por el proceso de reduccin de
tamao que es la parte ms costosa del beneficio de minerales y para poder
procesarlos a veces solo requiere una remolienda y en casos ms
complicados, pre concentracin, oxidacin y cianuracin para poder extraer
exitosamente el metal o metales preciosos.
Si bien es cierto que el costo de tratamiento se eleva a medida que el
tratamiento metalrgico es ms complejo, sin embargo debido a que en
algunos periodos de tiempo, como el actual el buen precio internacional de los
pg. 7
metales, particularmente el oro, que sirve como respaldo y refugio de muchos
ahorristas e inversionistas, el alto costo de tratamiento puede ser cubierto por
los elevados precios de los metales, sin embargo conjuntamente con el estudio
tcnico, debe ir el informe econmico, en paralelo acompaado por buenas
polticas medioambientales y sociales que mejoren la calidad de vida de la
zona de impacto. Nuestro trabajo va a centrar sus objetivos en el estudio de la
influencia del estado de oxidacin de la pirita y la arsenopirita en la flotacin de
un mineral sulfurado aurfero para investigar por tcnicas diferentes, se
analizarn las recuperaciones de oro y sulfuro, en una celda de escala de
laboratorio, como una funcin del potencial de pulpa y concentracin de
reactivo.
La estructura del trabajo de tesis es convencional es decir en primer lugar
realizamos un anlisis terico del estudio planteado, para problematizar y
plantear la hiptesis respectiva, luego esquematizar y realizar las pruebas
experimentales, de cuyos resultados haremos la discusin final y determinar
nuestras conclusiones y recomendaciones.
LAS AUTORAS
pg. 8
CAPITULO I
GENERALIDADES
En este captulo abordamos las generalidades concernientes a la elaboracin
de la presente tesis, como la presentacin de los objetivos, justificaciones,
aspectos de la mineralizacin, geologa y datos de localizacin y otros del
estudio.
1.1 OBJETIVOS
1.1.1 GENERAL
Conocer la influencia del estado de oxidacin de la pirita y la
arsenopirita en la flotacin de un mineral sulfurado aurfero en la Mina
Cobriza, para mejorar las condiciones de flotacin de las especies
metlicas valiosas.
1.1.2 ESPECIFICOS
a) Identificacin y cuantificacin de los valores metlicos mediante estudio
mineralgico y anlisis qumico de la muestra.
b) Recuperar metales preciosos principalmente oro de un relave de
flotacin de sulfuros de cobre plata, refractario a la cianuracin directa
c) Realizar pruebas de micro flotacin, con diferentes condiciones de
trabajo para determinar el efecto de la oxidacin de los sulfuros sobre la
recuperacin y el consumo de colector.
pg. 9
1.2 JUSTIFICACIN
a) La existencia de minerales polimetlicos con la presencia
abundante de pirita en la regin andina, trae consigo problemas
metalrgicos cuya solucin debe de ser abordada por los
metalurgistas.
b) La solucin de estos problemas hacen que se mejoren las
caractersticas operativas, especficamente en lo que es la
flotacin de los minerales sulfurados polimetlicos.
c) La rentabilidad de un proyecto minero-metalrgico hace
socialmente que acortemos la desocupacin alarmante en el pas.
1.3 ASPECTOS PRELIMINARES
1.3.1 GEOLOGIA BASICA Y RECURSOS MINERALES DEL PERU
La Cordillera de los Andes, se ha formado en el lmite de la Placa
Sudamericana que colisiona con la Placa Ocenica del Pacfico. Se
extiende en una franja angosta a lo largo de Amrica del Sur para
luego continuar en Amrica del Norte donde toma el nombre de
Montaas Rocosas.
Los Andes Peruanos comprenden un conjunto de cordilleras
emplazadas entre la Costa Martima y el Llano Amaznico Oriental.
Toda la estratigrafa, estructuras, magmatismo, mineralizacin y
sismicidad de la Cordillera de los Andes y del territorio peruano son
directamente el resultado de la subduccin de la Placa de Nazca por
pg. 10
debajo de la Placa Ocenica a la que se le denomina "Subduccin
Andina".
La Cordillera de los Andes tiene como basamento rocas metamrficas
del Proterozoico, sobre las que se acumularon secuencias
sedimentarias que fueron deformadas por la Tectnica Hercnica
Paleozoica, a la cual estuvieron asociadas intrusiones plutnicas y
volcanismo hasta el Paleozoico superior. El ciclo andino se inicia en el
Mesozoico, definindose las estructuras y alcanzando su mximo
desarrollo en el Cenozoico (Terciario), continuando su actividad hasta
el presente. En la evolucin de los Andes se han sucedido procesos
de sedimentacin marina y continental y fases de deformacin
acompaados de actividad magmtica intrusiva y volcnica. Se
evidencian pliegues, fallas, y algunas deformaciones en rocas
cuaternarias, as como superficies de erosin levantadas, vulcanismo
y levantamiento de terrazas marinas recientes. Es notoria la actividad
ssmica y volcnica en los Andes Peruanos como parte del cinturn
ssmico activo.
Asociados a la compleja estructura geolgica cordillerana, se
encuentran yacimientos metlicos resultantes de soluciones
mineralizantes originadas por el magmatismo de naturaleza intrusiva
y subvolcnica; como yacimientos filonianos y diseminados, formados
principalmente por procesos hidrotermales y metasomticos cuyos
pg. 11
tipos de menas y volmenes, dependen de las rocas y soluciones que
les dieron origen.
En este contexto geolgico, el Per es un pas de abundantes
recursos minerales. A lo largo y ancho de su territorio se encuentran
gran variedad de depsitos metalferos, cuya explotacin, en el caso
de los depsitos de oro, plata y cobre, datan desde la poca
preincaica. Durante la poca colonial alcanzaron gran desarrollo, la
exploracin y explotacin de oro, la plata, el mercurio y, en menor
escala, el plomo, por su contenido argentfero. En la actualidad se
registra la produccin de cerca de 40 sustancias entre metlicas y no-
metlicas. De las primeras producimos: antimonio, bismuto, cadmio,
cobre, estao, hierro, indio, manganeso, mercurio, molibdeno, oro,
plata, plomo, selenio, talio, teluro, tungsteno, zinc; de las segundas:
petrleo, carbn, baritina, caliza, yeso, caoln, slice, arcillas
refractarias, ocres, talco, rocas ornamentales, etc.
Existen tambin yacimientos aurferos asociados a pizarras del
Proterozoico y Paleozoico as como tambin en el Cuaternario
asociado a sedimentos formados por la erosin de yacimientos pre-
existentes, que se han acumulado principalmente en los piedemonte
oriental, y occidental, como placeres de los afluentes del Maran,
Madre de Dios y ro Santa, y en las depresiones intra-cordilleranas,
como Pampa Blanca en el Altiplano.
pg. 12
Los yacimientos no metlicos as como el petrleo, gas, carbn y
otros, tambin estn relacionados a la evolucin geolgica de los
Andes, encontrndose asociados a cuencas sedimentarias. Los
yacimientos petrolferos se encuentran en sedimentos marinos del
Cenozoico en el Nor-oeste peruano en reservorios de bloque fallados
y entrampe estratigrfico. En la regin Selva las cuencas
sedimentarias con facies marinas y mixtas que contienen
hidrocarburos pertenecen mayormente al Cretceo en las
formaciones Chonta y Vivian de las Cuencas Maran y Ucayali (gas
en los yacimientos de Ganzo Azul y Camisea). La cuenca Madre de
Dios ofrece tambin buenas posibilidades para contener petrleo y
gas en sedimentitas del Paleozoico y Mesozoico.
La produccin de algunos metales como cobre, zinc, plomo, plata y
oro, alcanzan porcentajes altos en relacin con la produccin mundial,
lo que permite catalogar al Per entre los grandes productores
mineros del mundo. El cadmio, bismuto, indio, selenio, teluro y talio se
obtienen como subproductos del beneficio de los sulfuros y sulfosales
de cobre, plomo y zinc, en las instalaciones metalrgicas de La
Oroya, Junn. Los minerales de cromo, cobalto, nquel, platino, titanio,
uranio se han reconocido en diversas localidades del pas, pero es
necesaria mayor exploracin para definir y cuantificar estos recursos
minerales.
pg. 13
1.3.2 MINERALES Y GEOLOGA DEL ORO EN EL PER
MINERALOGIA
El oro se encuentra normalmente en estado nativo. Acompaado de
ms de 16% de plata, forma una aleacin natural denominada como
ELECTRUM. Puede contener adems cobre, paladio, bismuto. Al oro
puede encontrrsele ya sea en forma filoneana primaria donde junto
al oro nativo se encuentra otros minerales como los teluros de oro y
otros.
Desde el punto de vista de la cianuracin las menas de oro
generalmente se clasifican en los siguientes grupos:
- Menas de xidos simples que contienen partculas finas de oro
nativo, ya sea en cuarzo o en ganga de piedra caliza.
- Menas de sulfuros simples en las que el oro est asociado con
pequeas cantidades de pirita y arsenopirita.
- Material aluvial o placer.
- Menas complejas refractarias en las que las especies minerales
que contiene oro no son prontamente solubles en cianuro.
- Menas de metales comunes donde los metales preciosos son de
menor valor y son subproductos resultantes del procesamiento
metalrgico.
En algunos pases el oro predomina como nativo, mientras que en
otros se le encuentra como compuestos tales como calaverita,
pg. 14
silvanita, etc., pero siempre estas explotaciones son yacimientos en
roca mientras que slo habr oro nativo en los placeres. Los
principales minerales de oro son:
Oro nativo Au
Calaverita (Ag, Au)Te2
Petzita (Ag, Au)2 Te
Silvanita Au2 Ag Te4
YACIMIENTOS AURIFEROS
La accin del tiempo y la erosin, hacen que el oro se libere de los
depsitos primarios en forma de pepitas y partculas finas que se
acumulan en depsitos residuales o depsitos de placeres, los cuales
estn constituidos por material detrtico en cuya matriz se encuentra
presentes las partcula de los elementos y minerales pesados tales
como el oro, platino, casiterita y otros.
El oro est distribuido ampliamente en la costa terrestre y los ocanos,
pero rara vez se encuentra en concentraciones que permitan una
recuperacin econmica. Se ha estimado que la costa terrestre
contiene un promedio de 0,0053 gr Au/TM. El agua del mar contiene
alrededor de 0,011 ppb de oro.
El oro como resultado de su caracterstica siderfila se concentra en
fluidos residuales y subsiguientes fases metlicas o sulfuros, ms bien
que en cristales de silicato de magmas de enfriamiento. En los
pg. 15
depsitos hidrotermales, el oro est asociado con mercurio, bismuto,
antimonio, arsnico, selenio, teluro y talio, as como tambin con plata
y cobre. En depsitos magmticosel oro est asociado con los metales
de grupo del platino.
El oro a menudo substituye a otros elementos qumicamente similares
o forma pequesimas inclusiones en los minerales ms comunes,
tales como pirita, arsenopirita, chalcopirita, antimonita, oropimente y
rejargar.
Los yacimientos de oro se clasifican de la siguiente forma:
- Segregaciones magmticas: formadas por la consolidacin de
magmas fundidos. Estos depsitos se conocen tambin con el
nombre de "ortomagnticos".
- Pegmatitas: formadas por soluciones gneo-acuosas resultantes
de la diferenciacin magmtica.
- Depsitos Pirometasomticos: formados a temperaturas y
presiones altas en las rocas invadidas, cerca de los contactos de
intrusivos gneos, por fluidos trmicos que emanan de las rocas
invasoras.
- Depsitos Hipotermales: son filones y depsitos formados por
fluidos trmicos a grandes profundidades a temperaturas y
presiones altas.
pg. 16
- Depsitos Mesotermales: son filones y depsitos formados por
fluidos trmicos a poca profundidad, a temperaturas y presiones
relativamente bajas.
- Depsitos Originados por las Soluciones Fras: formadas por
aguas de origen atmosfrico que corren por el suelo y disuelven a
su paso los metales de las rocas para su precipitacin ulterior.
- Depsitos Sedimentarios: Formados por los procesos de
degradacin. Estos se refieren a los placeres de oro.
YACIMIENTOS EN EL PERU
Dentro de los principales yacimientos tenemos, Min. Yanacocha
(Cajamarca), Southern (Moquegua), Marsa (La Libertad),
Min.Poderosa (La Libertad), Min.Aur.Calpas S.A. (Arequipa), Aurfera
Igor S.A. (Otuzco), Min. California S.A. (Ancash), Aurfera Los Incas
(Madre de Dios), etc.
MINERA YANACOCHA S.A.
La Mina Yanacocha, cuyo nombre viene del quechua "laguna negra"
fue desarrollada entre los aos 1992 y 1993. Esta mina es
actualmente la primera empresa aurfera de Sudamrica, posee
reservas minables contenidas en 123,5 millones de toneladas de
mineral con una ley promedio de 1,22 gr/TM.
pg. 17
El depsito es de tipo mineral oxidado-diseminado el cual, despus
de las etapas de perforacin y voladura va directamente a las
canchas de lixiviacin.
En el Per la explotacin de oro ha sido constante, pero no
importante, hasta la entrada en operacin de la mina Yanacocha, en
donde ha habido un importante incremento en la produccin. El tipo
de yacimientos aurferos existentes en el Per son de tipos
diseminado, veta, lavaderos de oro y polimetlicos cuyos minerales
tienen contenidos de este metal.
MINERA AURIFERA RETAMAS (MARSA)
La mina se halla ubicada en el distrito de Parcoy, Provincia de Pataz
en departamento de La Libertad. Se encuentra emplazada en el
batolito de Pataz, Intrusivo palezoico ligadas a rocas metamrficas del
complejo Maran de edad Pre-cambriana, rocas antiguas
geoqumicamente anmalas en valores de oro. El principal mineral de
mena que se explota en las vetas es la pirita aurfera, que se
encuentra acompaada de arsenopirita, galena, marmatita y
esfalerita, generalmente en proporciones menores.
pg. 18
1.3.3 DATOS GENERALES DE LA UNIDAD MINERA COBRIZA
Historia
El nombre de coris apareci de la palabra qechua ccori el cual significa
oro.
El Italiano Antonio Raimondi escribi acerca del color cobre-gris (cobriza)
de la tierra de Coris, y a la vez dio di a conocer de la existencia de
yacimientos de plata, cobre y plomo.
En 1928 F.T. Dueas realiz exploraciones con ms detalle, al cual le
denomina casque, Basado en estos informes de Dueas despierta el
inters de la empresa minera Cerro de Pasco el cual empieza con los
estudios geolgicos entre los aos 1926 1927 con resultados negativos,
por razones econmicas, sin embargo las caractersticas geolgicas del
distrito mantuvieron despierto el inters en l, en 1956 la empresa minera
Cerro de Pasco suscribe una opcin de compra para las concesiones que
cubren el rea mineralizada, inicindose de esta manera la decidida
exploracin geolgica y los estudios econmicos, los cuales dieron como
resultado el descubrimiento del depsito de cobre que en la actualidad se
sigue buscando mas vetas con una ardua exploracin.
Con los trabajos subterrneos en busca de mayores reservas nos
garantiza la inversin as como la construccin de las instalaciones
metalrgicas y de servicio que se efectuaron durante los aos 1966 y
1967, inicindose la produccin de cobre en diciembre del 1967 con una
pg. 19
capacidad de 1000 t/h, desde ese ao Cerro de Pasco Divisin Cobriza
fue uno de los yacimientos cuprferos ms importantes Posteriormente se
fue incrementndose hasta 2100 2600 y 10000 TCSPD, al trascurrir los
aos se fue bajando la capacidad de tonelaje por distintas causas en la
actualidad se trata un promedio de 5600TCSPD.
Esta mina oficialmente fue inaugurada como Mina Cobriza el 14 de julio
de 1968 por el presidente Fernando Belande Terry. Este asiento minero
est localizado polticamente en el distrito de San Pedro de Coris
Provincia de Churcampa, Departamento de Huancavelica
Ubicacin
El yacimiento de cobriza se encuentra en el distrito de San Pedro de
Coris, provincia de Churcampa y departamento de Huancavelica: se ubica
en el flanco oeste de la Cordillera Oriental de los Andes y sobre la margen
izquierda del rio Mantaro. Es accesible mediante una carretera afirmada
de 206 km a partir de la ciudad de Huancayo; su altura promedio es de
2500 msnm.
pg. 20
pg. 21
Geologa Regional
El distrito minero de Cobriza, se halla cubierto por rocas de edad
carbonfera a jurasica, que se encuentran ampliamente plegadas, destaca
el anticlinal de coris en el que se halla en manto Cobriza. Esta secuencia
de rocas es una intercalacin de estratos de lutitas calcareas, calizas,
lutotas pizarrosas, areniscas y cuarcitas, las que estn intruidas por rocas
granticas que afloran con direccin NO-SE y por diques de composicin
intermedia a bsicas mas recientes.
Estratigrafa
Las rocas sedimentarias en el rea Cobriza, pertenecen al paleozoico y se
han identificado tres unidades litolgicas representadas por el grupo
Tarma, Copacabana y Mitu.
Los depsitos de talud son tpicos de la zona
a.- Carbonfero
Grupo Tarma
Capa Capricornio
Caliza Cobriza
Horizontes Concrecenarios
b.- Prmico inferior
Grupo Copacabana
pg. 22
c.- Prmico medio superior
Grupo Mitu
d.- Trisico inferior
Grupo pucara
e.- Cuaternario
pg. 23
pg. 24
Mineraloga y Paragnesis
La mineraloga del manto cobriza, se ha formado por reemplazamiento
metasomtico y los estudios realizados lo clasifican en cuatro etapas
I ETAPA
Piroxenos
Granate
Anfibol
Rutilo
II ETAPA
Ilmenita
Magnetita
Arsenopirita
Pirita
Cuarzo - Scheelita
Pirrotita Pentlandita
Esfalerita I Calcopirita I Estannita
Lollingita
Calcopirita II Esfalerita II
III ETAPA
Marcasita calcopirita III
Tetraedrita
pg. 25
Freibergita
Esfalerita III
Burnonita
Bismuto
Bismutonita
Galena
Argentita
IV ETAPA
Covelita Oropimente Rejalgar
Siderita Calcita Baritina
Minerales secundarios
pg. 26
CAPITULO II
ESTUDIO TEORICO
En este estudio terico realizamos la revisin bibliogrfica que permitir hacer
un anlisis previo desde el punto de vista de sus antecedentes y su relacin
con los conceptos tericos sobre la tecnologa empleada, esto se realiza con la
finalidad de encontrar soluciones a la problemtica planteada.
2.1 FUNDAMENTOS TERICOS
La presencia natural del oro condiciona, la eleccin de un proceso de
tratamiento, favoreciendo u obstaculizando la utilizacin de algunas de las
propiedades fsicas o qumicas de este metal.
Las caractersticas naturales del oro o de sus minerales portadores, son
principalmente su granulometra y sus asociaciones con los minerales de la
ganga.
La eficacia de los mtodos gravimtricos es limitada por el porcentaje de
partculas inferiores a 10 micras.
pg. 27
Esta dimensin se ve limitada a menudo por la forma de las partculas del
oro a recuperar: granos, lentejuelas, filamentos, etc.
Por otro lado y con esta limitacin, la flotacin y la cianuracin quedan
como los nicos mtodos de tratamiento disponibles.
La flotacin exige una liberacin completa del compuesto o mineral a
recuperar, por lo tanto en este caso se impone la operacin de molienda,
salvo que el oro se encuentre extremadamente fino y el material de ganga
(portadora) no sea tan denso (porosa).
En el caso que la cianuracin requiera de molienda, es posible extraer el
95% de oro a una granulometra de 80% menos 75 micras; ya que es
necesario que una parte de sta, est accesible a la solucin de ataque.
En las operaciones de molienda, interviene otra propiedad del oro: la
ductilidad. Los granos de oro a causa de esta ductilidad no se muelen y
tienden a laminarse y concentrarse en el molino; se elimina este
inconveniente, recuperando el oro grueso del under del clasificador
mediante operaciones gravimtricas.
En fin, la naturaleza de la asociacin del oro con los minerales de la ganga
interviene en la aplicabilidad de los mtodos de tratamientos, influyendo
notablemente sobre su liberacin.
pg. 28
TECNOLOGIA DE LOS MINERALES DE ORO REFRACTARIOS
Durante los aos setenta y ochenta se dirigieron grandes esfuerzos al
tratamiento de minerales que no era posible someter a cianuracin sin
alguna forma de tratamiento previo. El pretratamiento de las llamadas
menas refractarias est ms generalmente orientado a la liberacin del oro
encapsulado en partculas de sulfuro (siendo la pirita con o sin mispiquel la
matriz ms corriente en el oro refractario), o bien fsicamente por molido o
bien qumicamente por oxidacin de los minerales sulfurados.
Los constituyentes carbonceos activos pueden tambin hacer que una
mena sea refractaria activando el enlace con el cianuro complejo de oro
soluble, que es el fenmeno de retencin por adsorcin. Incluso despus
de la oxidacin (de los sulfuros) pueden quedar algo de carbono sin oxidar
y mantener sus caractersticas de retencin por adsorcin y para revolver
este problema puede ser necesario aumentar las condiciones de oxidacin
generalmente ms severas que las que se necesita para una simple
oxidacin de sulfuros. Una mena de oro puede tambin considerarse
refractaria si los minerales solubles de metales comunes determinan un
consumo de cianuro en cantidades antieconmicas y obstaculizan el
proceso de disolucin del oro.
DESAFIO TECNICO:
La evaluacin y seleccin del proceso ms econmico es un desafo al que
est haciendo frente un nmero cada vez mayor de compaas mineras.
En la apropiada eleccin de tecnologa influyen el tamao y ley del
pg. 29
yacimiento, el mtodo de explotacin empleado, la distribucin de la
recuperacin metalrgica dentro del yacimiento y la naturaleza refractaria
del mineral. Est muy claro que no sera realista evaluar por separado el
yacimiento o el proceso pero, como regla general, la seleccin del
proceso debe basarse en el mtodo de tratamiento que ofrece la mxima
rentabilidad econmica.
La eleccin definitiva de un esquema de tratamiento adecuado depender
de muchos factores pero los ms importantes son los siguientes:
recuperacin de oro, coste de explotacin, coste de capital y aceptacin
ambiental. En lo que se refiere a las caractersticas del mineral dentro del
yacimiento, deben considerarse los siguientes aspectos.
Mineraloga y causas del comportamiento refractario.
Efecto de la mineraloga sobre la fase final del tratamiento y sobre las
caractersticas del efluente.
Posibilidades de concentracin previa (generalmente flotacin).
Grado necesario de oxidacin del azufre.
Contenido de azufre en el mineral (o en el concentrado).
Dimensiones, ley y accesibilidad del yacimiento
Efecto de la situacin del yacimiento sobre los costos de adquisicin de
los principales reactivos.
Disponibilidad y costes de energa elctrica y combustibles
pg. 30
Las caractersticas del proceso que deben tenerse en cuenta en la
evaluacin son las siguientes:
Eficacia en la consecucin del grado necesario de oxidacin del azufre
Eficacia de la oxidacin, o de otro procedimiento para hacer inactivos
los constituyentes carbonceos que pueden dar lugar a retencin por
adsorcin.
Cantidades y coste de los reactivos necesarios.
Energa necesaria (energa elctrica y combustible).
Costes de capital
Flexibilidad en el tratamiento de todos los tipos de mineral identificados
o que es posible que se encuentren en el curso de la vida de la explotacin
Caractersticas de los efluentes y efecto sobre los costes de tratamiento
y evacuacin.
Para el tratamiento de menas refractarias hay muchos procesos posibles,
tales como tostacin, oxidacin a presin, bio-oxidacin, cloracin,
oxidacin por cido ntrico, oxidacin a presin mediante cloro y molido
ultrafino. Sin embargo, a excepcin de los tres primeros, los dems tienen
un campo de aplicacin muy limitado en el tratamiento de menas
refractarias complejas o todava no han llegado a aplicarse a escala
industrial.
pg. 31
Tratamiento de Minerales De Oro
En esta parte consideramos hacer un anlisis preliminar acerca de los
procesos y mtodos de beneficio aplicados para los minerales de oro.
Fundamentalmente, los mtodos de procesamiento y beneficio de los
minerales de oro, se basan en las propiedades de estos dentro de las
menas que los contienen. Las principales propiedades son las siguientes:
Densidad: La densidad del oro y de los minerales portadores, es en
general muy elevada. Esta alcanza por ejemplo, 13 a 19 en el oro natural,
segn la proporcin en plata. Como consecuencia, se han desarrollado
tcnicas de concentracin gravimtrica, que se han venido usando desde
la antigedad hasta ahora. En el siguiente cuadro mostramos las
densidades de los principales minerales portadores de oro:
MINERAL
COMPOSICION
CONTENIDO EN ORO
%
DENSIDAD
Oro Natural
Au
>75
16-19
Electrum
(Au, Ag)
45-75
13-16
Calaverita
AuTe2
40
9,2
Krenerita
Au4AgTe10
31-44
8,6
Silvanita
AuAgTe4
24-30
8,2
Petzita
Ag3AuTe2
19-25
9,1
Hesita
Ag2Te
pg. 32
Mojabilidad: El carcter hidrofbico de la superficie del oro natural, le
confiere una excelente flotabilidad, dependiendo del tamao de grano. La
flotacin es un mtodo de tratamiento muy utilizado para minerales
sulfurados que contienen oro.
Solubilidad: El oro y algunos de sus minerales portadores son solubles en
las soluciones diluidas y alcalinizadas de cianuro. Esta propiedad ha
permitido a que la lixiviacin mediante la cianuracin sea la tcnica ms
corriente de procesamiento para la recuperacin del oro a partir de sus
minerales.
El oro es tambin soluble en otros solventes, por ejemplo la Thiourea y los
Tiosulfatos en medio cido. En todos los casos se puede notar que ante la
presencia de un solvente es necesario que la solucin de ataque tenga un
potencial de xido-reduccin, lo suficientemente elevado para poner el oro
en solucin. La presencia de un agente oxidante es pues indispensable. Es
el oxgeno del aire el que juega este rol en el caso de la cianuracin.
Amalgamacin: es un proceso de formacin de una mezcla o aleacin
entre el oro y el mercurio, esto debido a que el oro es fcilmente
"humedecido" por el mercurio, debido a que la tensin superficial entre
ambos metales es dbil. Mayormente esta tcnica es empleada sobre
minerales concentrados.
pg. 33
La amalgamacin es una tcnica que pierde progresivamente terreno,
pues por una parte no permite recuperar el oro libre y por otra parte exige
un control muy estricto para la preservacin del medio ambiente.
Los mtodos para el tratamiento de la recuperacin de oro a partir de
minerales asociados cono oro, depende del tipo de mineralizacin. La
mayora de los minerales de oro estn comprendidos en tres clases
principales.
1. Los minerales de oro en los cuales la oxidacin de los sulfuros es
esencialmente completa. Generalmente el oro est presente libre y el resto
de el oro ocurre tanto en la matriz porosa de los productos de oxidacin de
los sulfuros y entrampado con la ganga. Esta clase de mineral
generalmente es bajo en contenido de sulfuros. Para la recuperacin del
oro libre que ocurre en la matriz del xido se usa el proceso de
cianuracin. La concentracin gravimtrica puede ser usada para ayudar a
la recuperacin de partculas gruesas de oro. En el caso de una oxidacin
parcial, donde est presente una mayor cantidad de sulfuros, se
recomienda una combinacin de los procesos de cianuracin y flotacin
para la recuperacin de oro entrampado en los sulfuros, y en casos
particulares, una concentracin gravimtrica incluida en el circuito de
molienda para la recuperacin del oro grueso en partculas.
2. Los minerales de oro en los cuales parte de el oro est libre, ya
sea en su forma metlica o como una telurita, y el resto asociado con
pg. 34
sulfuros tales como la pirita y arsenopirita y generalmente con ganga no-
sulfurosa. La mayora de la produccin mundial de oro proviene de este
tipo de minerales, los cuales son frecuentemente tratados con alguna
combinacin de los mtodos de concentracin tales como gravimetra,
cianuracin y flotacin.
3. Los minerales que contiene su mayor valor como minerales de
metales base, como el cobre, plomo y zinc. Estos minerales son
generalmente considerados como minerales de metales base, pero pueden
tener suficiente cantidad de oro de tal manera que influye en la seleccin
de los reactivos de flotacin.
En la flotacin de minerales de oro de las clases 1 y 2, una combinacin de
colectores de los promotores AEROFLOAT 208 AERO 3477 y xantato es
ampliamente usada. Un espumante fuerte tipo alcohol polipropilen glicol o
cido creslico pueden preferirse cuando estn presentes partculas de oro
libre gruesas, los promotores AEROFLOAT 25 31 pueden usarse
tambin por su habilidad de colectar el oro como por las propiedades de
espumacin que poseen. El requerimiento total del colector usualmente es
en el orden de 25 a 75 g/t. Cuando se requieren colectores ms
poderosos, particularmente para la flotacin de la pirita, arsenopirita y
pirrotita, se recomienda una combinacin de promotores AERO 404, 407
412 como el colector principal y un xantato como un colector secundario. Si
se requiere, el uso de 50 g/t a 100 g/t de sulfato de cobre activar los
sulfuros. Cuando una gran cantidad de arsenopirita est presente y se
pg. 35
desea recuperarla, puede entonces requerirse tanto como 500 g/t de
sulfato de cobre para su activacin.
Mientras que la flotacin de los minerales de las clases 1 y 2 se lleva
usualmente a cabo en pH natural, se recomienda investigarse el efecto de
los ajustes de pH con cido o Na2CO3 entre los pH de 4 a 9 cuando estn
presentes los sulfuros empaados con contenido de oro. Debe evitarse el
uso de la cal, puesto que tiene una fuerte tendencia a deprimir las
partculas de oro libre. El uso de uno de los promotores de la serie 400
acuosa de los promotores AERO es muy favorable cuando la flotacin se
lleva a cabo a pH menor de 7.
En general, las partculas de oro metlico limpias ms finas de 200 micras
flotan rpidamente con los reactivos previamente mencionados. El oro
metlico ms grueso de 200 micras es ms difcil de flotar y debe
considerarse ya sea la amalgamacin o la concentracin gravimtrica. Las
recuperaciones de pulpa de 35% de slidos o ms ayudarn a la
recuperacin de las partculas de oro libre ms gruesas.
Cuando los minerales caen entre la clase 1 y la clase 2 y son sulfuros
parcialmente oxidados asociados al oro, se debe considerar el uso de
adiciones cuidadosamente controladas de sulfuro de sodio o hidrosulfuro,
para sulfurizar los minerales sulfurados parcialmente oxidados. Debido a
que el sulfuro de sodio (hidrosulfuro) puede deprimir el oro libre, puede
desearse flotar primero el libre y los minerales sulfurosos limpios seguidos
pg. 36
por una sulfonacin y una flotacin con uno de los promotores AERO de la
serie acuosa 400. La adicin de sulfato de cobre puede mejorar la
recuperacin de los minerales sulfurizados.
En el caso de los minerales de la clase 3, la flotacin proceder de
acuerdo a como se discuti bajo el ttulo de Minerales de Cobre, Plomo, y
Zinc. En general, el uso de uno de los ditiofosfatos beneficiar la
recuperacin de la mineralizacin secundaria de oro.
El frica del Sur y muchos otros pases en el mundo, la cianuracin del
mineral de oro es seguido de una flotacin de los residuos de la
cianuracin para la recuperacin del oro y pirita aurfera. Los residuos re-
aprovechables y corrientes se tratan de esta manera y muchos jales
(relaves), antiguos han sido vueltos a tratar en aos recientes. Estos
residuos son acondicionados con cido sulfrico a un pH de 3.8 a 4.5 por 1
a 15 horas (dependiendo si la agitacin es mecnica o por aire). El sulfato
de cobre (20-100 g/t), los promotores AERO 404, 407 412 (20-50 g/t) y
un espumante se agregan a la cabeza de los roughers. Para una
recuperacin ms alta de oro se requieren tiempos de flotacin muy largos,
tanto como 30 minutos en la prctica de la planta. Los concentrados
rougher se limpian como se requiera para producir una alimentacin
adecuada para los tostadores. El material calcinado es luego cianurado
para recuperar oro. Los promotores AERO 404, 407 412 son los
colectores a escoger debido a su estabilidad (en circuitos cidos),
comparada con xantatos.
pg. 37
2.2 ASPECTOS TERICOS SOBRE LA FLOTACIN
Fundamentos Tericos de la Flotacin de Minerales Sulfurados y No
Metlicos
El proceso de flotacin fue patentado en 1906 por E. Sulman, H. Pickard y
J. Ballot siendo el cido oleico el primer colector usado y que a la vez sirvi
de espumante, luego siguieron el descubrimiento de los xantatos de la
esfalerita con sulfato de cobre; la patente de los xantatos expir en 1942.
Hasta antes del descubrimiento de la flotacin la concentracin
gravimtrica, primero y luego la cianuracin fueron los procesos ms
usados para concentrar y recuperar los valores metlicos. La concentracin
gravimtrica sin embargo, estaba limita a tamaos mayores que la malla
100 (149 micrones), considerndose el tamao menor como lamas no
recuperables.
Los principios de flotacin son una combinacin compleja de las leyes de
qumica de superficie, qumica de coloides, cristalografa y fsica que an
70 aos despus de inventada no son claramente comprendidos.
Teora Bsica de Flotacin
El principio bsico de flotacin se entiende fcilmente cuando se piensa en
una pelcula de aceite que sobrenada la superficie libre del agua, lo cual es
consecuencia directa de la insolubilidad y repelencia del aceite con
respecto al agua. La mayor parte de los minerales, salvo raras
pg. 38
excepciones, adsorben molculas de agua y/o reaccionan con ella cuando
son puestos en contacto o molidos a una solucin acuosa,
denominndoselas hidroflicas, mientras que por otro lado se considera
hidrofbicas y sustancias como el aceite y los plsticos. Esta afinidad
natural por el agua de los minerales evita que se adhieran a las burbujas de
aire y puedan ser colectadas en las espumas de las celdas de flotacin,
salvo el caso de minerales como la molibdenita, carbn, azufre y talco entre
otros, que presentan flotabilidad natural.
El recubrimiento selectivo de los minerales con una sustancia orgnica
hidrofbica (colector) impide que el agua moje las partculas adhirindose
estas a las burbujas de aire y de otro gas; mientras que los minerales de la
ganga son simultneamente inducidos a adsorber agua mediante la adicin
de reactivos apropiados (depresores). Estos mecanismos aparentemente
simples son sin embargo bastante complejos, cosa comprensible si se tiene
en cuenta el gran nmero de variables del proceso y la complejidad de las
menas tratadas.
La flotacin por espuma es bsicamente un fenmeno de superficie, pues
son las caractersticas de la superficie de los diferentes minerales en
diferentes ambientes lo que determina su mayor o menor flotabilidad, las
otras propiedades como densidad slo influyen secundariamente; se puede
indicar en este sentido que las propiedades de superficie se hacen ms
importantes que las de volumen (densidad) a medida que se reduce el
pg. 39
tamao de las partculas, hasta el punto que en los coloides de densidad
tiene un efecto nulo.
Al fracturarse un mineral en agua, (o aire), la nueva superficie producida
adquiere una carga elctrica y reactividad caracterstica, producto de los
enlaces rotos no compensados, posteriormente la reaccin con los
elementos del medio ambiente origina una nueva superficie que puede ser
o no modificada por decisin de los compuestos formados en la superficie
del mineral. De lo dicho anteriormente se desprende que para identificar un
sistema mineral-agua no basta con describir el mineral respectivo sino que
es necesario establecer las caractersticas del medio acuoso (pH,
elementos disueltos, temperatura, Eh, etc.
Es evidente que la concentracin relativa de iones OH- y H+ (valor del pH)
determina la proporcin de disociacin de la superficie -SiOH y con ella la
carga superficial del cuarzo.
El xito de la flotacin depende fundamentalmente de la adsorcin del
colector, lo cual a su vez est ntimamente liga a las caractersticas de la
superficie del slido en contacto con la solucin (interfase slido - solucin).
La naturaleza de la interfase mineral - solucin depende de la composicin
qumica de la solucin, que puede usualmente ser controlada, y de la
superficie producida al quebrantarse el mineral, este ltimo no puede ser
controlado en la prctica.
pg. 40
Un mineral sometido a un esfuerzo no dirigido se rompe a lo largo de los
planos de clivaje, fractura o enlaces ms dbiles, dependiendo
bsicamente de su estructura cristalina; dos ejemplos extremos de esta
propiedad son el cuarzo y el grafito (carbn).
El cuarzo se rompe a lo largo de los enlaces covalentes O-Si, que son
bastante fuertes, como resultado de esto se produce una superficie
bastante reactiva y con alta carga superficial (-70 mV a pH 7.0).
El grafito por otro lado presenta una estructura hexagonal en el cual las
celdas unitarias se encuentran unidad entre s, a travs de enlaces
residuales bastante dbiles (Van der Walls), en consecuencia al romperse
a lo largo de estos planos resulta una superficie poco reactiva.
Estos casos extremos representan el grupo de minerales altamente
hidroflicos, difcilmente flotable (cuarzo) y el grupo de minerales
hidrofbicos, naturalmente flotables, an en la ausencia de colectores
(grafito). La mayora de los minerales presentan un carcter hidroflico.
El carcter semiconductor de los minerales sulfurosos a diferencia de los
no metlicos determina que el estudio de la flotacin de ellos se realiza
bsicamente con diferentes metodologas. En los sulfuros, la accin del
pg. 41
colector sobre la superficie del mineral no se circunscribe a una pocas
capas de tomos del cristal sino que es influenciada por las propiedades
electroqumicas (semiconductores) de todo el cristal como si se tratara de
un electrodo de metal. En el caso de lo no metlicos, por otro lado, las
capas de tomos ms superficiales son las de mayor o nica influencia en
la adsorcin del colector y otras sustancias, siendo por ello de suma
importancia la determinacin de la carga superficial (potencial zeta).
Flotacin de Sulfuros
Los sulfuros metlicos fueron los primeros minerales recuperados por
flotacin hoy en da la totalidad de ellos son concentrados por este
mtodos. Despus de largas discusiones ha sido establecido que los
sulfuros no oxidados ni contaminados, salvo contadas excepciones, no
flotan. La flotabilidad natural de algunos sulfuros como la molibdenita ha
sido relacionada con la estructura cristalina de los slidos respectivos.
a) Efectos del Oxgeno
Es tema de constante discusin la o no necesidad del oxgeno para la
adsorcin del xantato sobre la superficie del mineral, siendo la prueba ms
concluyente en el sentido de que el oxgeno es necesario para inducir la
adsorcin del colector. Plaksin ha contribuido notablemente en este sentido
determinando que:
pg. 42
En ausencia de oxgeno las superficies de los sulfuros se mojan (adsorben
agua).
El oxgeno ayuda a la deshidratacin de la superficie del mineral facilitando
as la penetracin de molculas de xantato, de tal manera que se establece
un orden: primero, se absorbe el oxgeno, luego el colector.
La cantidad requerida para la flotacin completa con xantatos se
incrementa en el siguiente orden: galena, pirita, esfalerita, chalcopirita,
pirrotita, arsenopirita.
Una larga exposicin con oxgeno (envejecimiento) impide la adsorcin de
los xantatos.
En Rusia se ha logrado flotar selectivamente sobre, plomo y zinc, gracias a
un cuidadoso control del oxgeno. La influencia del oxgeno sobre la
flotabilidad de chalcopirita, donde la recuperacin se incrementa
notablemente a medida que crece la concentracin de oxgeno en la pulpa.
Se ha sugerido tambin que el efecto benfico del oxgeno es
consecuencia de la oxidacin de xantato a dixantgenos de acuerdo a la
siguiente reaccin.
OHROCSOOHROCS .2)(2/1(2 22222
Que puede ser catalizador por la superficie del mineral. En este sentido es
digno mencionar el trabajo de Rao sobre la flotabilidad de la chalcopirita en
pg. 43
una pulpa que contiene pirita, mediante xantatos y dixantgenos con y sin
aireacin previa, los resultados se dan a continuacin:
Ensayo Recuperacin
Colector Gas Cu Fe
(pirita)
Chalcopirita Pirita
Xantato
etlico
disopripil
dixantgeno
Nitrgeno
Aire
Aire
24.2
24.3
30.1
5.1
5.1
3.4
72.8
97.2
98.5
20.9
26.9
6.1
Los resultados hablan por si solos y dicen de la gran selectividad que es
posible alcanzar con aireacin previa y an ms con el uso de dixantgeno.
Se aduce que el efecto del aire es el oxidar la chalcopirita y producir iones
Cu2+ que reaccionan con el xantato para producir dixantgeno pues
idnticos resultados se consiguieron mediante la adicin de el sulfato de
cobre, las reacciones propuestas en este caso son las que se dan a
continuacin:
22222
422242
)()(2)(2
)(0)(2
ROCSROCSCuROCSCu
SOKROCSCuCuSKROCS
pg. 44
y se puede apreciar que la descomposicin del xantato cprico formado
produce un compuesto ms activo, el dixntogeno. Resulta interesante
mencionar que V. Lpetic adems de otros autores reportaron la
flotabilidad natural de la chalcopirita y alcanzaron recuperaciones sobre el
85% con leyes de 14% de Cu en el concentrado, con la sola adicin de
espumante. El mineral fue en este caso molido en seco antes de ser flotado
y el autor postula que el oxigeno adsorbido del aire, satisface los enlaces
atmicos de las superficie fracturada, obtenindose as una superficie
menos cargada y reactiva que consiguientemente absorbe menos agua y
es ms flotable. Con relacin a esto se debe mencionar un mecanismo
adicional que frecuentemente ocurre en la lixiviacin de chalcopirita y otros
sulfuros con cido sulfrico y oxgeno o sulfato frrico, esto es:
SFeCuFeCuFeS 254 2232 (1)
pudiendo ocurrir una posterior oxidacin del azufre elemental a cido
sulfrico. La formacin de azufre elemental de acuerdo a la reaccin (1) ha
sido confirmada por varios autores e incluso se ha indicado que el
recubrimiento de la chalcopirita con una capa impermeable de azufre
impide el progreso de la disolucin del cobre. Creemos que esto podra
originar fcilmente un superficie hidrofbica sobre la chalcopirita, puesto
que el azufre posee flotabilidad natural, y en consecuencia originar la
flotabilidad natural de la chalcopirita. El mismo mecanismo puede explicar
la flotabilidad natural de algunas esfaleritas, en especial de aquellas en
contacto con soluciones cidas y oxgeno. En este sentido el autor ha
programado una serie completa de pruebas de flotacin con minerales
intencionalmente lixiviador bajo las condiciones apropiadas.
pg. 45
2.3 Teoras Sobre La Flotacin De Sulfuros
Durante los pasados aos muchas teoras trataron de explicar el fenmeno
de coleccin, el cual es el problema central del mecanismo de flotacin, el
mayor error de los propugnadores de stas teoras fue el de tratar de
explicar la flotacin de todos los minerales en todas las condiciones
posibles mediante una sola teora. El avance de la ciencia ha permitido, sin
embargo descubrir diferentes mecanismos para diferentes sistemas de
flotacin.
La teora ms popular fue la teora qumica, propugnada por A. Taggart y
que simplemente asuma que un mineral era tanto ms flotable cuanto ms
insoluble era el respectivo compuesto formado por el colector y el metal del
mineral en una solucin acuosa de la sal correspondiente (ejemplo, el
xantato de plomo para la galena); esta teora, asume, pues la adsorcin del
colector a travs de reacciones qumicas mineral - colector y excluye
cualquier otra forma de adsorcin.
Posteriormente teoras mas modernas y mas completas demostraron que
lo anterior era nicamente un caso aislado no aplicable en la mayora de
los casos, originndose teoras que consideran mecanismo de adsorcin
fsica, intercambio inico, asociaciones moleculares y electroqumica, las
cuales no son igualmente aplicables a todos los casos. Razones de
espacio nos obliga a describir con poco detalle la mas moderna de todas
ellas, esto es la Teora Electroqumica, propugnada por R. Wood entre
pg. 46
otros. Segn esta teora los sulfuros son semiconductores o conductores
electrnicos y como tales pueden actuar como fuente y reservorio de
electrones y sufrir reacciones de electrodos sobre su superficie. As, una
reaccin tal como la de la oxidacin de xantato a dixantgeno,
OHROCSHOROCS 22222 )(22/12
(2)
de dos procesos electrdicos separados y simultneamente:
la reaccin indica: eROCS 2)( 2 (3)
la reaccin catdica: OHeHO 22 222/1
(4)
de tal manera que el sulfuro puede catalizar la formacin de dixantgeno.
Esta teora es igualmente aplicable a la adsorcin qumica en el cual la
superficie del mineral es asimismo un reactante, por ejemplo:
OHSROCSPbHOROCSPbS 22222 )(22/12
(5)
donde la reaccin andica sera:
eSROCSPbROCSPbS 2)(2 222
(6)
y la reaccin catdica, la reduccin de oxgeno (reaccin 4). El concepto de
reacciones qumicas que toman lugar a travs de etapas electrdicas
separadas es comn en muchos otros campos corrosin de deposicin
electroltica, resultado novedoso, eso s, su aplicacin a flotacin.
Una propiedad fundamental de estos procesos es que dependen del
potencial de las interfases slido-lquido, existiendo un potencial de
equilibrio a partir del cual un cambio en la direccin andica (reaccin 3)
pg. 47
incrementa la oxidacin del xantato a dixantgeno y en caso contrario se
incrementa la reaccin catdica y reduccin del dixantgeno a xantato.
Para que las reacciones como la (2) y la (5) ocurran a una velocidad finita
debe existir un potencial llamado potencial de mezcla que identifique al
sistema. El potencial reversible para la oxidacin de xantato y dixantgeno
es 0.13 voltios a una concentracin del colector de 6.25 x 10-4M y pH 7.0,
de tal modo que el potencial medido usando los minerales
correspondientes como electrodos, en esta solucin de xantato determinar
el producto formado. Es decir si este potencial es mayor que 0.13 voltios,
(mas andico u oxidante) se producir la formacin de dixantgeno como
producto de la interaccin mineral-colector, y en caso contrario ocurrir la
reduccin la reduccin a xantato y la oxidacin del sulfuro. La siguiente lista
nos ilustra estos conceptos:
Producto de interaccin de sulfuros con xantatos
Mineral Potencial Producto
pirita 0.22 Dixantgeno
arsenopirita 0.22 Dixantgeno
pirrotita 0.21 Dixantgeno
chalcopirita 0.14 Dixantgeno
galena 0.06 xantato de plomo
pg. 48
Los productos listados arriba coinciden con los identificados en la prctica,
y se puede decir que el mecanismo propuesto es acertado. Sobre la
flotabilidad natural de la chalcopirita, hay que indicar que R. Wood realiz
experimentos moliendo el mineral bajo diversos ambientes y flotndolos
con espumantes nicamente. Buenas recuperaciones fueron obtenidos en
los casos en que la molienda se realiz con oxgeno o nitrgeno
corresponda con oscilaciones del potencial de oxidacin-reduccin del
sistema hacia valores mas andicos y catdicos respectivamente, y luego
los mismos resultados mediante la adicin de reactivos oxidantes o
reductores a la pulpa de flotacin fueron obtenidos. En ambos casos el
valor del potencial fue parecido, determinndose que para potenciales
mayores de 0.15 voltios buenas recuperaciones podran ser obtenidas sin
el uso de colectores.
Un posible mecanismo propuesto por Wood sera el siguiente:
molienda
SOFeCuSOCuFeS
...........
3222
Existen innumerables estudios sobre la flotacin de sulfuros tanto de
directa aplicacin prctica como estudios fundamentales, estos estudios
incluyen coleccin, depresin, activacin, espumacin, recuperacin de
finos, sustancias inicas, influencia del tamao de partcula, de la
temperatura, tamao de partcula, cintica, simulacin, cristalografa, etc.,
los cuales requerirn de un espacio excesivo para su descripcin.
pg. 49
Esta vez la intencin ha sido de difundir el hecho de que la flotacin de
minerales no es un proceso netamente emprico, sino que por el contrario
est basado en principios fundamentales que regulan su funcionamiento y
cuyo conocimiento y aplicacin nos permite obtener el mximo beneficio
del procesamiento de nuestros minerales. Probablemente el mismo hecho
de que la flotacin sea un proceso tan familiar para nosotros, nos haga
pensar que es suficiente con moler el mineral, ajustar el pH y aadir el
colector y el espumante para obtener buenos resultados, esto podra ocurrir
algunas veces si la suerte esta de nuestro lado y tal vez muchas veces
logremos resultados bastante aceptables peor nunca ptimos. Si nos
podemos a pensar que mediante un estudio concienzudo y una correcta
aplicacin de los principios bsicos del proceso podemos recuperar ms
del 90% del cobre en lugar de 80% , que podemos obtener un concentrado
de cobre con ms del 25% de cobre y menos de 5% de Pb a partir del
concentrado bulk, manteniendo altas recuperaciones que podemos reducir
nuestro consumo de reactivos quizs en un 50%, aumentar la produccin
en un 40%, recuperar el oro, plata y otros valores de los relaves, etc.,
entonces nos daremos cuenta de la vital importancia que tiene el
conocimiento y la aplicacin correcta de los principios fundamentales del
proceso de flotacin.
Interfases Mineral-Agua Y La Doble Capa Elctrica
En la flotacin de minerales sulfurados, su respuesta a los reactivos est
determinado grandemente por los cambios superficiales resultante de la
pg. 50
interaccin entre las partculas y los solutos (incluyendo los gases
disueltos) en el medio lquido (normalmente agua).
La flotacin depende directamente de la naturaleza y propiedades de las
interfases mineral-agua. Dos fases son importantes: (1) la interaccin de
las molculas de agua con la superficie del mineral. Ambos en ambientes
lquidos y gaseosos y (2) la doble capa elctrica en la interfase slido-
agua. Capas orientadas de agua en la superficie del mineral tienen un
efecto significante sobre la mojabilidad de los slidos y tambin sobre la
naturaleza de la adsorcin en una interfase. En otro caso, la doble capa
elctrica puede afectar los procesos de flotacin en muchos diferentes
formas:
1. El signo y magnitud de la carga superficial controla la adsorcin de los
agentes de flotacin adsorbidos fsicamente.
2. Una carga superficial alta puede inhibir la quimisorcin de los colectores
adsorbidos qumicamente.
3. La floculacin y dispersin de las suspensiones minerales es contra lodo
por la doble capa elctrica
4. Cubiertas de lamas son determinados por la interaccin de la doble capa
elctrica
5. La doble capa sobre burbujas de aire tiene un efecto significante sobre la
naturaleza de minerales flotando.
pg. 51
6. La cintica de flotacin relaciona directamente al efecto de las dobles
capas sobre la cintica de la formacin de pelculas.
La Doble Capa Elctrica En Superficie
Una doble capa elctrica es un sistema en el cual por definicin, all existe
una superacin de carga elctrica con una interfase; que es, all existe una
capa de carga positiva y una capa de carga negativa, con el sistema
completo siendo elctricamente neutral, Las dobles capas pueden
prolongarse dentro de uno a ambos de las fases en el sistema, un ejemplo
de lo anterior seran los sistemas aceite - agua semiconductor-agua. All
existen muchos campos por el cual el estudio de las propiedades elctricas
de un lmite de fase es importante, incluyendo la electroqumica de celdas
galvnicas, corrosin, la estabilidad de suspensiones coloidal, fenmenos
de intercambio inico, adsorcin de agentes de activacin de superficie,
electrocintica y flotacin.
Mecanismo por el cual las superficies llegan a ser cargadas.
1. La polarizacin de la interfase por aplicacin de potencial a partir de una
fuente externa (ejemplo, metales como el Hg)
2. Transporte a travs de la interfase de iones constituyendo la estructura
cristalina (ejemplo, la adsorcin de Ag+ y Y+ sobre AgI)
3. Ionizacin de una superficie inorgnica (ejemplo latex polietireno
carboxilatado)
pg. 52
4. Adsorcin especfica de iones de activacin de superficies (ejemplo, iones
surfactantes en interfases aceite-agua)
5. Sustitucin isomorfa en la estructura de los slidos (ejemplo,
reemplazamiento del Si 4+ por el Al 3+ en la estructura cristalina de los
anillos).
2.4 CONCEPTUALIZACION DEL ESTUDIO PROPUESTO
En la planta concentradora de Cobriza de la Empresa Doe Run Per se ha
ubicado un mineral de oro de muy bajo grado, parte como partculas de oro
libre y parte asociado con la pirita y la arsenopirita. La flotacin de oro libre
y de los sulfuros juegan un papel importante en este proceso que permite la
produccin econmica de minerales de oro con grados tan bajo como 0.46
g/t.
En el Per, la aplicacin de la flotacin para minerales de cojinete de oro
empez en los aos setenta. La flotacin bulk de sulfuros es un proceso
extensamente aplicado porque es un mtodo econmico para pre
concentrar al oro cuando pre tratamientos caros o procesos de pre
oxidacin son requeridos.
La flotacin de oro tambin es aplicada para el procesamiento de algunos
minerales de muy bajo grado as como cuando el oro fino liberado no es
atrapado por los equipos de concentracin gravimtrica. Nuestro pas, tiene
pg. 53
una reserva grande de minerales de oro de baja calidad. La parte mayor
del oro en este mineral ocurre como granos discretos entre cristales de
arsenopirita y pirita y, como tal, puede responder a la cianuracin directa,
despus de ser sometido a una molienda ms fina. El producto del circuito
de molienda es 80% bajo de 75 m. La flotacin de oro es lograda en pH
6.5, con mercaptobenzothiazole (MBT) (25 g/t) y xantato isobutlico de
potasio (13 g/t) como colectores, e isometilcarbinol (35 g/t) como un
espumante. El tiempo de residencia en las celdas de flotacin es de
alrededor de 15 minutos. La recuperacin de oro global es de alrededor de
80%, incluyendo tanto los procesos en jigs como en flotacin, sin embargo
la recuperacin de oro (40%) en el circuito scavenger no es cercano a la
eficiencia deseable. La recuperacin del arsnico en este circuito alcanza
un mximo de slo 30%. La tasa baja de flotabilidad de la arsenopirita
podra ser atribuida a la formacin de especies de xido de hierro en la
superficie del sulfuro. Es esperado que un mejor entendimiento de los
factores que controlan la respuesta de flotacin de las partculas de oro y
de oro asociados al sulfuro mejorara la recuperacin del oro total.
En este trabajo de investigacin, la influencia del estado de oxidacin de la
pirita y la arsenopirita en la flotacin de un mineral sulfurado aurfero fue
analizada por tcnicas diferentes, incluyendo estudios de electrodo y
mediciones de potenciales de pulpa, espectroscopia DRIFT (Diffuse
Reflectance Infrared Fourier Transform Transformada de Fourier de
Reflactancia Infrarroja Difusa) y pruebas de microflotacin. En otra etapa, el
concentrado de sulfuro aurfero del circuito de jigs fue utilizado para
pg. 54
investigar un nmero de variables qumicas y fsicas durante la flotacin.
En particular, las recuperaciones de oro y sulfuro como una funcin del
potencial de pulpa y consumo de reactivos fueron evaluadas para l
maximizar la flotacin de sulfuro y obtener una recuperacin de oro ms
alta.
FUNDAMENTOS
El xito de la flotacin de oro encapsulados en minerales refractarios
sulfurado s son afectados fuertemente por las condiciones qumicas en la
pulpa, como: el potencial redox, la aeracin, la activacin con cobre,
sinergismo de los reactivos e interaccin galvnica (Teague et Al., 1999a).
Por otro lado, la respuesta de la flotacin de oro libre depende totalmente
de la deformacin y la forma final de las partculas despus de la molienda
y la remolienda. Debido a su ductilidad alta, las partculas de oro pueden
formar plaquetas que son difciles de flotar (Forrest et Al., 2001). Tambin
fue establecido que el oro nativo es ms difcil de flotar cuando est
recubierto con precipitados de compuestos de hierro que reducen su
respuesta a la hidrofobicidad y a la flotacin (Taggart, 1927; Acksoy y
Yarar, 1989). La flotacin de partculas recubiertas an con una
concentracin ms alta de colector son dbiles e irregulares.
El modelo conceptual propuesto por Teague y otros. (1999b) ha mostrado
una relacin inversa entre la flotacin de oro libre y de oro refractario,
debido al hecho que las partculas de oro libre no pueden ser adheridos
apropiadamente a las burbujas de aire en la presencia de barreras fsicas.
pg. 55
La mayor parte de plantas que se encuentran operando, tratando minerales
de sulfuro conteniendo oro, utilizan varios tipos de xantatos, como
colectores primarios, en combinacin con el ditiofosfato como colector
secundario. El mercaptobenzothiazole es empleado generalmente para el
tratamiento de pirita oxidada que contiene minerales, con pequeas o an
sin adiciones de xantato a la operacin de la flotacin scavenger.
La reaccin de adsorcin de los colectores thilicos con el mineral afecta
totalmente la flotabilidad de los minerales sulfurados. La tasa de adsorcin
del colector puede ser influida por muchos factores. Las condiciones de
pre-tratamiento, tales como: el ambiente de molienda, la concentracin de
oxgeno disuelto, el potencial de pulpa y el pH, son los factores clave que
determinan la extensin y la cintica de esta reaccin.
La adsorcin del xantato en la mayora de los minerales comunes de
sulfuro es conocida proceder a travs de un mecanismo electroqumico que
implica la quimisorcin, cambio de ion u oxidacin a dithioles. Este
mecanismo electroqumico ocurre especialmente en condiciones de
reduccin o dbiles de oxidacin, donde slo una oxidacin leve de la
superficie mineral sucede. La razn para este comportamiento es que las
superficies oxidadas retardan o previenen la transferencia de electrones a
travs de la interfaz de mineral-solucin. Fue indicado por Jiang y otros
(1998) que los productos de oxidacin, como los iones frricos y ferrosos,
tambin fueron implicados en la reaccin de adsorcin del xantato en
superficies de pirita. La depresin completa o parcial de la pirita fue
pg. 56
atribuida a las reacciones entre el xantato y los iones ferroso/frricos, as
como los productos de oxidacin formados en la superficie del mineral
(Monte y otros, 1997; Monte y otros, 2000).
Hay solo pocos estudios sistemticos acerca de la influencia de complejos
de hidrxido y precipitados en el proceso de activacin. La influencia del
hierro en la activacin del sulfuro de cobre es un punto de importancia
crucial. Richardson y otros (1996) ha mostrado que el contacto entre el
hierro metlico y la pirita baja el potencial de reposo del mineral y aumenta
apreciablemente la cantidad de cobre adsorbido.
Diferentes reactivos pueden ser utilizados para el control del potencial de la
pulpa, tales como el sulfuro de sodio, hidrazina, dithionato de sodio, dixido
de azufre y perxido de hidrgeno. En algunos casos, los agentes
reductores son consumidos excesivamente por el oxgeno disuelto debido
al hecho que el potencial de pulpa en sistemas aireados de flotacin a
menudo se oxida. El efecto adverso de los productos de oxidacin ya
formado no puede ser eliminado debido a la naturaleza irreversible de
estas reacciones (Dimitrijevic y otros, 1999). Con la finalidad de crear
condiciones ptimas de flotacin, la formacin de productos no deseados
de oxidacin puede ser mitigada por el uso de un gas no oxidante como el
nitrgeno. Este es el caso del proceso de flotacin N2TEC, donde el aire es
reemplazado por nitrgeno, como gas de flotacin, y el xantato amlico de
potasio es utilizado como colector. La atmsfera inerte proporcionada por el
nitrgeno fue encontrada para mejorar tanto la recuperacin como la
pg. 57
selectividad del oro, para un mineral sulfurado aurfero (Palsson y Persson,
1996; Molinero y otros, 2001).
2.5 PLANTEAMIENTO TERICO DE LA INVESTIGACIN
En todo esquema de trabajo de investigacin existe una necesidad de
ubicar el problema dentro de una realidad, lo cual inclusive ha sido materia
de plantearlo en la objetivizacin y justificacin de la tesis.
La investigacin realizada est basada en el diseo y desarrollo de pruebas
experimentales a escala de laboratorio, el mineral pertenece a la mina
cobriza de DOE RUN PERU S.R.L. y fueron utilizadas las instalaciones del
laboratorio metalrgico de pampa de coris cobriza.
2.5.1 Planteamiento del Problema
La minera peruana se caracteriza por su peculiar geografa y
mineraloga, haciendo que la tecnologa del procesamiento de
minerales polimetlicos como es el caso de los minerales sulfurados
aurferos sea dificultoso desde el punto de vista tecnolgico por la
presencia de la pirita en los procesos de concentracin de minerales
como es el caso de la flotacin.
En la actualidad el beneficio de los minerales sulfurados de los
metales mencionados se realiza con el mtodo de flotacin por
espumas, lo que fundamentalmente implica la necesidad de un
conocimiento del comportamiento de las especies minerales incluidas
pg. 58
tanto valiosas como no valiosas, dentro de las ltimas la pirita es un
componente nocivo en la mayora de los procesos de concentracin.
El Mineral original tena valores de Cu Ag Au, primero se flot un
concentrado de Cu Ag, el relave con abundante presencia de
sulfuros, principalmente pirita, escasos contenidos de arsenopirita,
esfalerita y pirrotita; en trazas covelita, enargita y luzonita, el estudio
mineralgico no detecta oro libre ni adsorbido en la superficies de los
sulfuros, el anlisis qumico reporta contenido interesante de oro y
plata, lo que indica que deben estar en intercrecimientos atmicos
dentro de la pirita, el relave de flotacin donde se encuentra el mayor
contenido de oro es objeto de nuestra investigacin.
Con estos criterios nos podemos plantear el siguiente interrogante:
Conociendo la influencia del estado de oxidacin de la pirita y la
arsenopirita en la flotacin de un mineral sulfurado aurfero en la Mina
Cobriza, se podr mejorar las condiciones de flotacin de las especies
metlicas valiosas?
2.5.2 Hiptesis
Conociendo la influencia del estado de oxidacin de la pirita y la
arsenopirita en la flotacin de un mineral sulfurado aurfero en la Mina
Cobriza, se podr mejorar las condiciones de flotacin de las
especies metlicas valiosas.
El 90 % del oro contenido en el mineral, permanece en el relave de
flotacin, mayormente constituido por sulfuros de fierro, no responde
pg. 59
a la cianuracin directa aun con remolienda fina, planteamos la
hiptesis que el oro debe estar en solucin slida en la pirita y
requiere procesos de oxidacin para liberar al oro y hacerlo soluble en
un reactivo lixiviante.
2.5.3 Seleccin de Variables
2.4.3.1 Variables Independientes:
pH
Adicin de H2O2
Condicin de oxidacin (el atmsfera de N2 O2)
Etapa
Concentracin de colector
2.4.3.2 Variables Dependientes:
Potencial (V) vs SCE
Recuperacin de flotacin (Au, Py y Aspy)
pg. 60
CAPITULO III
MTODOS DE LA INVESTIGACIN
Consideramos que este captulo es el ms importante, ya que dentro de este
se incluye la metodologa experimental hasta llegar a obtener sus resultados
con las discusiones respectivas, objetivo final que permitir dar las
conclusiones y recomendaciones respectivas; previamente hacemos una breve
descripcin de las operaciones en la planta concentradora de Cobriza.
3.1 Descripcin General del Proceso Metalrgico Concentradora Cobriza
Descripcin del Proceso
La mineralizacin en el Distrito Minero de Cobriza, consiste principalmente
de Calcopirita, pirita, Arsenopirita, Pirrotita y Magnetita, por el momento
solo las calizas Cobriza son de importancia, an cuando la presencia de
galena argentifera tiene importancia econmica.
Humedad del mineral 1,5 - 1,7 (+ -)
Tamao mximo 42
Densidad aparente 2380 Kg/m3
ngulo de reposo 35 - grados
Los parmetros de operacin para 2004: (Estimado de Produccin)
pg. 61
- Tonelaje diario: 6 500 t
- Ley de cabeza: 1,15 %Cu y 11.70 gr Ag/t
- Concentrado de cobre:
Grado: 23.5 % Cu con 165.59 gr Ag/t
Recuperacin: 94 % para cobre y 58 % para plata.
Sistema de distribucin de energa elctrica.- La energa elctrica es
suministrado del sistema de fuerza del ro Mantaro, con una lnea de
transmisin de 69 KV., terminando en dos transformadores de 20/10/4.16
KV, localizado en la sub-estacin de Pampa de Coris.
El sistema de distribucin para los procesos de planta desde dos
transformadores; 10.0 KV, para la planta en general y 4.16 KV. para los
motores de los molinos.
Se tiene salas de control elctrico, en el edificio de chancado primario,
chancado fino, molienda y flotacin, con la finalidad de acortar la distancia
a los puntos de uso.
Sistema de distribucin de agua.- El agua de proceso se obtiene del ro
Huaribamba, la cual es transportada por gravedad, por un tubo de 16 a
dos tanques, los que se encuentran ubicados a un nivel superior a la
Planta Concentradora, con la finalidad de contar con la presion adecuada.
Para las pocas de estiaje se cuenta con un sistema de bombeo del ro
Mantaro.
pg. 62
Las etapas o secciones que comprende la Planta Concentradora Pampa
de Coris, son iguales a una planta convencional de procesamiento de
minerales por flotacin y son:
- Chancado
- Molienda
- Flotacin
- Eliminacin de agua
- Disposicin de relaves
Circuito de Chancado
El mineral extrado de la mina con tamaos hasta de 42 es reducido en
un primera etapa de chancado hasta tamaos de menos 6, operacin
que se realiza en una chancadora giratoria de 42x 70, marca
NORDBERG, HEAVY DUTY de 400 HP con set regulable por un sistema
hidrulico. La alimentacin a la chancadora se efecta directamente de
los carros mineros que salen de la mina en 2 trenes con 16 carros de 25
ton. c/u, esta primera etapa tiene una duracin operativa en promedio de
20 minutos por cada convoy. El producto de chancado es acumulado en
un pocket de 50 ton. de capacidad aproximadamente. El mineral
chancado a menos de 6 pasa a un alimentador vibratorio de 60x 240
para luego por medio de una faja transportadora de 42x 1,361 pies ser
almacenado en el llamado stock pile de gruesos de 15,000 ton. Esta
etapa cuenta con una sala de control; donde se controla las operaciones,
pg. 63
tiene instalado un circuito cerrado de TV para el control de flujo del
alimentador vibratorio hacia la faja de descarga de la chancadora.
El mineral del stock pile de gruesos es extrado por 3 alimentadores
electromagnticos hacia una faja transportadora de 36x 853 pies para
alimentar a una zaranda vibratoria de 6x 16 con rejillas de 1-1/2. El
producto grueso de la zaranda ingresa a una chancadora cnica Standard
de 7 marca Symons de 350 HP, que constituye la etapa de chancado
secundario. El producto fino de la zaranda y la descarga de la chancadora
secundaria se juntan en una faja transportadora de 42x 1,501, la misma
que tambin recibir la descarga de las chancadoras terciarias. Esta faja
transportadora transfiere el mineral a un tolva de 1,000 ton., de la cual se
extrae la carga por 3 alimentadores electromagnticos que a su vez
alimentan a 3 zarandas vibratorias de 8x 20 y mallas combinadas de 3/8
y de 1/2. Los productos finos mineral de 3/8 de grosor de la zaranda
constituyen el producto final de chancado, que son transportados por
medio de una faja de 36x 853 hacia el denominado stock pile de finos de
5 000 tons. de capacidad; los gruesos o rechazos de los cedazos retornan
mediante una faja transportadora de 36x 1,000 a otra tolva de
transferencia de 500 ton., de donde se descargan mediante dos fajas
alimentadoras a 2 chancadoras cnicas Symons de cabeza corta (Short
Head) de 350 HP, cuyas descargas van a juntarse con el producto fino de
la zaranda de 6x 16 ms la descarga de la chancadora secundaria
descrito anteriormente, formando as un circuito cerrado en esta etapa de
chancado terciario, esta segunda etapa es controlada desde una sala de
pg. 64
donde se opera el circuito y sus variables. La regulacin del set de
descarga de las chancadoras secundaria y terciaria se realiza por medio
de un sistema hidrulico que se ubican a un lado de la chancadora.
Circuito de Molienda
La carga del stock pile de finos, por medio de 4 alimentadores de la faja
de velocidad variable, es extrado hacia dos fajas transportadoras de 36x
483 en paralelo para alimentar cada una a dos mdulos de molienda de
caractersticas similares. Cada uno de los mdulos consta de dos molinos
de bolas (primario y secundario) de 14x 18 marca MARCY con motores
sncronos de 2,000 HP. La descarga en pulpa del molino primario se
efecta por un trommel hacia un sumidero del cual por medio de 2
bombas centrfugas (una de repuesto), es clasificada en una batera de
hidrociclones de 20 en circuito cerrado, la descarga fina (overflow) va al
sumidero de la descarga del molino secundario y la descarga gruesa
(underflow) retorna y se junta con el alimento fresco del molino primario,
del sumidero del molino secundario la pulpa por medio de dos bombas
centrfugas va a su vez a clasificarse en otra batera de hidrociclones de
15 que opera en circuito cerrado con el molino secundario, l descarga
gruesa (underflow) de los hidrociclones secundarios representan la
alimentacin del molino, mientras que la descarga fina (overflow) de
ambos mdulos previamente acondicionada constituye la alimentacin de
carga a los circuitos de flotacin.
pg. 65
Circuito de Flotacin
Esta seccin est conformada por dos mdulos en las etapas rougher y
scavenger, y un solo mdulo para las etapas de limpieza. La etapa
rougher consta de dos bancos paralelos de 14 celdas Wemco cada uno,
con una capacidad de 500 pies cbicos por celda, las primeras 6 celdas
conforman la etapa de rougher primario y las 8 celdas restantes el
rougher secundario. La etapa scavenger est conformada tambin por
dos bancos paralelos de 18 celdas Wemco cada uno, con 500 pies
cbicos por celda, las 8 primeras celdas constituyen la etapa scavenger
primario y las ltimas 10 el scavenger secundario. El circuito de
limpiadoras consta de 3 etapas de limpieza, la primera y segunda
limpiadora consta de 7 celdas Wemco de 300 pies cbicos por celda y la
tercera limpiadora de 4 celdas de 300 pies cbicos por celda y una celda
columna de 3.0m x 10 m, que opera en serie.
Circuito de Eliminacin de Agua
El concentrado final de flotacin mediante bombeo se llevan a un
espesador Door Oliver de 100 pies de dimetro, en donde por
sedimentacin de los slidos se extrae gran proporcin de agua
clarificada. La descarga del espesador con aproximadamente 60 a 70%
de slidos se enva a dos filtros de tambor de 12x 24 marca Door Oliver,
se filtra el agua, obtenindose un concentrado con 11.5% de humedad en
promedio, los cuales sern enviados por medio de camiones a La Oroya
para su siguiente proceso.
pg. 66
Disposicin de Relaves
El relave general producto de la flotacin, es enviado a una batera de
ciclones (11), donde se realiza la separacin de los finos y gruesos. Los
gruesos o u/f, son enviados por medio de las bombas Marh, hacia el
interior Mina, constituyendo el relleno hidrulico. Los finos o el O/F, son
enviados por medio de dos bombas booster hacia el espesador de cono
profundo (20mts de altura y 14 mts de dimetro). En este punto se
adiciona floculante, de donde obtenemos un rebose de agua clara, el cual
ser nuevamente utilizado en el circuito de la planta. El U/F de este
espesador es depositado en la cancha de relaves con una densidad
promedio de 2250 gr/lt (77.5 % de slidos), con lo cual se comprueba que
desde el 1ro de Junio del 2004 Cero relaves al Rio Mantaro.
3.2 ASPECTOS PREVIOS EXPERIMENTALES
El material de la prueba el relave con abundante presencia de sulfuros,
principalmente pirita, escasos contenidos de pirrotita, esfalerita y
arsenorita; en trazas limonita, enargita y luzonita, el estudio mineralgico
no detecta oro libre ni adsorbido en la superficies de los sulfuros, el anlisis
qumico reporta contenido interesante de oro y plata, lo que indica que
deben estar en intercrecimientos atmicos dentro de la pirita, el relave de
flotacin donde se encuentra el mayor contenido de oro es objeto de
nuestra investigacin.
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Pruebas oxidacin con aire
Las pruebas de oxidacin con aire tienen por objeto oxidar algunas
especies minerales sulfuradas de hierro como son pirita,marcasita y
pirrotita y liberar el oro que pueda tener estas especies.
Condiciones de trabajo
Muestra: 50 gr
Dilucin: 3/1
Tiempo: 24 horas
Agitacin: 300 rpm
Agitador de velocidad variable
Equipo de oxidacin: Bomba peristltica
Alimentacin de aire: 50 rpm
Variable: pH
RESULTADOS
Las variaciones del pH se muestran en la siguiente tabla:
Prueba pH Cal Kg/TM
1 5,30* __
2 9,00 2,0
3 11,0 4,0
*pH natural del relave
Pruebas oxidacin pirometalrgica
Las pruebas de oxidacin pirometalrgica se realiz previo al proceso de
lixiviacin. Ver Tabla N. 6.
Condiciones de trabajo
Muestra: 50 gr
pg. 68
Tiempo: 90
Equipo: mufla
Temperatura: variable
Tabla N. 6. Pruebas de oxidacin a diferentes temperaturas y el grado de
oxidacin alcanzado en %.
Prueba Temp Calcina Perdida P Azufre Oxidacin
N. C gr. % S %
4 500 39,13 21,7 3,55 90,40
5 600 37,39 25,2 1,76 95,24
6 700 36,72 26,6 1,28 96,54
7 600 37,4 25,2 1,71 95,38
8 600 37,6 24,8 1,70 95,40
3.3 DISCUSION DE RESULTADOS
Caracterizacin Electroqumica y de DRIFT
El comportamiento del potencial de reposo de un electrodo de pirita, en una
solucin 10-3 M de KCl, con adiciones de perxido de hidrgeno (10% de
v/v) en dos valores diferentes de pH, es presentado en la Figura 1. Puede
ser observado que como la superficie mineral es oxidada el potencial se
incrementa de alrededor de 0.140 V a 0.520 V, en pH 7.0 y de 0.050 V a
0.480 V, en pH 5.5. En ambos valores de pH, dos mesetas pueden ser
observadas, que probablemente es asociado a la formacin de hidrxido de
hierro en la superficie de la pirita, segn las reacciones (1) y (2) (Montalti y
otros, 1991).
pg. 69
FeS2 + 3H2O Fe(OH)3 (s) + 2S + 3H+ + 3e- (1)
FeS2 + 11H2O Fe(OH)3 (s) + 2SO42- + 19H+ + 15e- (2)
El mecanismo de oxidacin de la pirita fue propuesto, implicando una
sucesin compleja de pasos de series y paralelos de reaccin, ltimamente
produciendo Fe2+ / Fe3+ y SO42- dependiendo as, del pH y potencial
aplicado fue propuesto por Vaughan y otros (1997).
Un comportamiento similar puede ser observado en la Figura 2, para el
electrodo de arsenopirita bajo las mismas condiciones. En este caso, el
potencial de electrodo en pH 5.5 fue ms alto que el observado en pH 7.0.
Tambin, los potenciales finales de electrodo fueron ms pequeos que los
observados para el electrodo de pirita, como debe ser esperado, porque la
arsenopirita es menos noble que la pirita. El potencial final del electrodo de
arsenopirita en pH 7.0 es aproximadamente 0.32 V. Bajo estas
condiciones, la oxidacin la arsenopirita produce FeOOH, HAsO42- y SO4
2-
segn las reacciones siguientes (Hiskey y Sanchez, 1988) :
FeAsS + 9H2O FeOOH + H2AsO3- + SO4
2- + 15H+ + 3e- (3)
H2AsO3- + H2O HAsO4
2- + 3H+ + 2e- (4)
Wang y otros (1992), ha propuesto otras reacciones para la oxidacin de la
arsenopirita (ecuaciones (5) y (6)), que implica la formacin de azufre
elemental en la superficie mineral, que fue apoyado por los buenos
resultados de flotacin obtenidos para el molido frescamente y arsenopirita
pg. 70
envejecida en la presencia de EDTA. Sin embargo, bajo las condiciones
utilizadas en el trabajo presente, la recuperacin de flotacin de la
arsenopirita fue pobre, y adems es sabido bien que el azufre e
