MEJORAS EN CALIDAD Y RECUPERACIN DE PLOMO: CIRCUITO NATURALMENTE FLOTABLE.

Ca. Minera San Ignacio de Morococha S.A.

*Favio Chonta Vargas, ** Daniel Garca Ramos. (*) Superintendente Planta SIMSA, (**) Metalurgista Planta SIMSA.

fchonta@simsa.com.pe, dgarcia@simsa.com.pe

I. RESUMEN La Compaa Minera San Ignacio de Morococha S.A. inici sus operaciones en la Unidad Minera San Vicente en el ao 1970 en el nivel 1455 hacia niveles superiores, extrayendo minerales con contenidos de galena y esfalerita. El producto principal es un concentrado de zinc de buena calidad debido a que predomina la esfalerita rubia, dcil al proceso de concentracin por flotacin, razn por la cual se alcanza leyes de 62 % Zn en el concentrado con una ley de cabeza de 7.50 % Zn. Como subproducto se obtiene un concentrado de plomo con leyes de 60 % cuya cabeza en promedio es 0.38 % Pb, compuesto por una galena no argentfera. Con el paso de los aos de extraccin el mineral de las zonas superiores se fueron agotando razn por la cual las operaciones en la mina se dirigieron a la extraccin de mineral de los niveles inferiores sin que repercuta en la metalurgia del proceso. Pero es a inicios del ao 2004 que empez a aparecer compuestos naturalmente flotables ( bitumen material carbonaceo ) en el mineral que llegaba a la Planta concentradora, este mineral provena especficamente a partir del nivel 1240 , esto perjudico la metalurgia de la flotacin del plomo con un incremento del consumo de reactivos debido al material carbonaceo presente que flotaba naturalmente en esta primera etapa, trayendo como consecuencia una baja recuperacin del plomo de 60 % a 54 % y la calidad del concentrado se deterioro de 60 % a 48 % Pb. Para contrarrestar el efecto nocivo del material carbonaceo en la calidad del concentrado de plomo se instalo un hidrociclon D-6 al final del concentrado de plomo para efectuar un deslamado aprovechando la gran diferencia del peso especifico entre estos y as eliminar por el over flow el material carbonaceo. Esto nos permiti mejorar la calidad del concentrado de plomo pero nos origino perdidas con el plomo fino que era arrastrado en el over flow. Se realizo una visita a la Planta de Iscaycruz de Minera Los Quenuales S.A. para in situ ver la

planta de compuestos naturalmente flotables que ellos haban instalado con la finalidad de eliminar todo el material carbonaceo antes de ingresar al circuito de flotacin. Este conocimiento nos sirvi para instalar una planta de separacin NF / Pb al final del circuito de flotacin de plomo para tratar el concentrado de plomo de baja calidad, flotando el bitumen y deprimiendo la galena con dicromato de sodio, reactivo muy daino para la salud y el medio ambiente. Esto nos llevo a investigar para encontrar un reactivo o mezcla que pueda reemplazar al dicromato de sodio como depresor de la galena, encontrndose al reactivo ACD Reagents / Galena que actuaba eficientemente como depresor de la galena. El presente trabajo es una exposicin de los mtodos aplicados en el circuito de flotacin de plomo desde que aparecieron compuestos naturalmente flotables (bitumen material carbonceo) en el mineral de mina hasta obtener resultados econmico-metalrgicos satisfactorios. II. INTRODUCCIN La Unidad Minera San Vicente de la compaa minera San Ignacio de Morococha se encuentra en la selva central del Per, en el departamento de Junn, provincia de Chanchamayo, distrito de Vitoc, a 330 kilmetros de la ciudad de Lima por va asfaltada hasta el distrito de San Ramn y afirmada hasta la unidad minera, a una altitud entre los 1,100 y 1,600 metros sobre el nivel del mar, con una precipitacin promedio anual de 2,000 mm., una temperatura promedio anual de 23C y una humedad relativa promedio de 85 %, que lo enmarca dentro de los climas "muy acogedores". A mediados del mes de enero del 2004 se detecto la presencia de material carbonaceo ( bitumen ) en el mineral de mina, el cual increment el consumo de los reactivos : espumante Frother H-425 ( 0.020 a 0.024 gr/TMS ) y el colector AR-1404 ( 0.032 a 0.038 gr/TMS ) en un 20 % en el circuito de flotacin de plomo y deteriorando la calidad del

concentrado de 60 % a 48 % Pb (ver cuadros N 01 y 02). Como se aprecia en los cuadros 1 y 2, el impacto negativo mas notorio fue en el plomo que cay su calidad del concentrado en 12 % y la recuperacin en 0.59 %, adems se incremento la humedad del concentrado de 11.00 % a 17.00 %. La metalurgia del zinc no se vio afectada porque todo el material carbonaceo presente en el mineral flotaba en la primera etapa de flotacin correspondiente al plomo.

Cuadro N 01 : Mineral sin la presencia de bitumen.

Cuadro N 02 : Mineral con presencia de bitumen. Por tal motivo este concentrado de plomo obtenido en el mes de febrero no era comerciable porque estaba por debajo de la calidad especificada en el contrato de venta (60.00 % Pb) en SIMSA, tomndose las siguientes medidas para incrementar el grado del concentrado de plomo. III. INSTALACIN DE UN HIDROCICLON D-6. En la Planta por diseo en el circuito de flotacin de plomo prcticamente estbamos produciendo un concentrado bulk Pb NF (bitumen), por lo que se tomo la decisin de instalar un hidrociclon D-6 Krebs de doble cuerpo cilndrico al final del circuito con la finalidad que trabaje como un deslamador para mejorar la calidad del concentrado de plomo. El concentrado Bulk Pb / NF alimentara al hidrociclon D-6 para su deslamado y separacin, aprovechando la diferencia entre su gravedad especfica del bitumen (1.50) y la galena (7.20). A pesar de mejorar la ley del concentrado final de plomo de 45.88 % a 59.16 % Pb, como se aprecia en el cuadro N 03, los resultados no fueron satisfactorios por los siguientes motivos:

- En el over flow (O / F) del cicln se evacuaba la mayor cantidad de bitumen debido a su menor peso especifico, sin embargo se perda plomo fino (- malla 400) en el bitumen por arrastre. Como se aprecia en el Cuadro N 04 el 49 % de

contenido de plomo en el relave esta en la malla 400.

- Esta perdida de plomo fino en el O/F del cicln, se deba a la sobre molienda natural de la galena en el circuito de molienda. Esto nos originaba una perdida de 10% de finos de plomo respecto al concentrado bulk Pb / NF, debido a que el producto del over flow tenia una ley de 15.13 % Pb, como se aprecia en el cuadro N 03.

PESO

PRODUCTO TMS % Pb % Zn % Pb % ZnCabeza 41174 0.37 7.49 100.00 100.00Conc. Pb 154 60.02 2.42 60.67 0.12Conc. Zn 4489 0.61 62.11 17.97 90.41Relave 36531 0.09 0.80 21.35 9.47

BALANCE METALURGICO : DICIEMBRE 2003LEYES DISTRIBUCION

PESOPRODUCTO % % Pb % Zn % Pb % ZnAlimento 100.00 45.88 2.82 100.00 100.00Over Flow 30.16 15.13 3.39 9.95 36.20Under Flow 69.84 59.16 2.58 90.05 63.80

BALANCE CICLON : CONCENTRADO BULK Pb/NFLEYES DISTRIBUCION

Cuadro N 03: Deslamado del Concentrado bulk Pb/NF usando un cicln D-6.

PESOPRODUCTO TMS % Pb % Zn % Pb % ZnCabeza 40560 0.39 7.41 100.00 100.00Conc. Pb 197 48.24 2.74 60.08 0.18Conc. Zn 4372 0.70 62.06 19.35 90.28Relave 35991 0.09 0.80 20.58 9.54

BALANCE METALURGICO : FEBRERO 2004LEYES DISTRIBUCION

Cuadro N 04: Distribucin del Pb en los productos

PESO LEY DISTRIBUCIONPRODUCTO MALLA % % Pb % PbCABEZA 200 47.42 0.10 12.86

400 39.68 0.55 59.16-400 12.90 0.80 27.98

PROMEDIO 100.00 0.37 100.00RELAVE 200 44.74 0.04 15.94

400 30.25 0.13 35.04-400 25.01 0.22 49.02

PROMEDIO 100.00 0.11 100.00CONCENT. 200 13.39 58.93 13.01

400 25.88 60.12 25.65-400 60.72 61.27 61.34

PROMEDIO 100.00 60.65 100.00

ANALISIS DE MALLAS VALORADO

obtenidos en Planta.

C A B EZ A : A N A LISIS P OR M A LLA S

0

10

20

30

40

50

60

70

80

200 400 -400M A LLA

0.00

0.100.200.300.40

0.500.600.70

0.800.90

1.00

DISTRIB. : % Pb

LEY : % Pb

Grafico N 01: Distribucin por mallas del Pb en la Cabeza.

Grafico N 02 : Distribucin por mallas del plomo en el relave. Grafico N 03 : Distribucin por mallas del plomo en el concentrado. Para minimizar el desplazamiento del plomo fino en el over flow se realizo pruebas aumentando el dimetro del pex del hidrociclon (3 / 4 ), el cual nos dio mejores resultados cuando se incremento 1 / 8 adicional, ya que a mayores dimetros la calidad del concentrado ( under flow ) empezaba a deteriorarse debido al incremento de la presencia del bitumen en el producto del under flow. Como se puede apreciar en el cuadro N 05 la calidad del concentrado de plomo se estandarizo sobre 59 % Pb y la recuperacin total de plomo descendi en 1 % , a partir del mes de mayo 2004. Como se puede apreciar la metalurgia del zinc no se vio afectada con la puesta en operacin del hidrociclon en el circuito de flotacin de plomo, mantenindose la calidad y la recuperacin dentro de los parmetros establecidos.

Cuadro N 05 : Balance estndar operando con cicln.

R ELA VE : A N A LISIS D E M A LLA S

0

10

20

30

40

50

60

200 400 -400M A LLA

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

DISTRIBUC. % PbLEY : % Pb

IV. INSTALACIN DEL CIRCUITO SEPARACIN PLOMO / NATURALMENTE FLOTABLE: Se realizo una visita a las instalaciones de la Planta Concentradora de Iscaycruz de Minera Los Quenuales S.A. para asimilar experiencia in situ en la Planta de compuestos naturalmente flotables (carbn) que tienen en operacin, de tal manera que nos permita desarrollar nuestra propia tecnologa para solucionar nuestro problema de los NF presente en el mineral de mina. En la Planta de Iscaycruz antes que la pulpa de mineral ingrese al circuito de flotacin eliminan los compuestos naturalmente flotables a travs de una planta de flotacin construida para tal fin. C ON C EN T R A D O : A N A LISIS D E M A LLA S

0

10

20

30

40

50

60

70

200 400 -400M A LLA

30

343842

4650

54586266

70

Distribuc. % PbLey : % PbP li i (Di t ib %Pb)

En nuestro caso no se opto por eliminar los NF (bitumen) de la pulpa de alimentacin al circuito de flotacin por las siguientes razones:

- No se haba presupuestado (US $ 350,000 dlares) para construir e instalar una planta de tratamiento por flotacin para eliminar los NF del mineral de cabeza.

- No haba espacio en la Planta al inicio del circuito de flotacin para instalar los equipos que para tratar toda la pulpa de mineral de cabeza tenan que ser de gran volumen.

- Ya se obtena por diseo en nuestro circuito de flotacin de plomo un concentrado bulk Pb / NF.

Se decidi realizar la instalacin de una Planta de separacin Pb / NF que completara el circuito de flotacin de plomo, el cual seria alimentado por el concentrado bulk Pb/NF. Los equipos y la inversin a realizar serian mnimos considerando que la Planta produce un promedio diario de 08 TMS de concentrado de plomo en comparacin a las 2,000 TMS de mineral al da que procesa, si se hubiera tomado la decisin de eliminar los NF del mineral de cabeza. 4.1. INVESTIGACIN A NIVEL LABORATORIO. Se realizaron pruebas a nivel laboratorio para deprimir los NF con reactivos derivados de Carboxil Metil Celulosa con resultados no satisfactorios, mas bien se obtuvo buenos resultados usando la mezcla de Tamol 819 / Fosfato monosodico / Hidrosulfuro de sodio obtenindose un concentrado de plomo por encima de 60 % Pb, pero su alto consumo 4.620 Kg. / TMS de concentrado (0.021 Kg. / TMS mineral) y su precio superior a US.$.9.00 / Kg. del Tamol 819, hizo que no prosperara esta alternativa.

PESOPRODUCTO TMS % Pb % Zn % Pb % ZnCabeza 43124 0.41 7.45 100.00 100.00Conc. Pb 177 59.04 2.96 59.10 0.16Conc. Zn 4658 0.64 62.21 16.86 90.20Relave 38289 0.11 0.81 24.04 9.64

BALANCE METALURGICO : MAYO 2004LEYES DISTRIBUCION

Se opt por la otra alternativa de realizar pruebas a nivel laboratorio para deprimir la galena del concentrado bulk Pb/NF usando dicromato de sodio como depresor con excelentes resultados, se

obtuvo un concentrado con leyes superiores a 60 % Pb y un consumo de 3.000 Kg. / TMS de concentrado ( 0.015 Kg. / TMS mineral ) a un costo de US.$.3.15 / Kg. de dicromato. 4.2. ESCALAMIENTO A NIVEL INDUSTRIAL. Con los resultados obtenidos a nivel laboratorio se dio inicio a la construccin del circuito de separacin de NF/Pb del concentrado bulk a nivel industrial con nuestro propio personal mecnico y repotenciando algunos equipos que estaban inoperativos, entrando en operacin a partir del mes de diciembre del ao 2,004 con resultados satisfactorios. La metalurgia del plomo de estandarizo incrementndose la recuperacin de plomo de 59.10 % (circuito anterior con cicln deslamador) hacia 61.22 % y la calidad de concentrado tambin se incremento de 59.04 % a 60.58 % Pb, valores promedios mnimos conseguidos durante el 2,005 como se puede apreciar en el cuadro N 06.

Cuadro N 06: Balance metalrgico con la planta de separacin Pb/NF en operacin Grafico N 04 : Circuito de Separacin NF/Pb. Como se aprecia en el grafico N 04, el concentrado bulk NF/Pb obtenido en el circuito de flotacin de plomo es alimentado a un tanque acondicionador 6 x 6 donde es adicionado el reactivo dicromato de sodio (depresor de galena) en una cantidad de 700 cc/min. y a una concentracin de 2.5 %, luego del cual pasa a una

celda corta de 5 ( celda mecnica neumtica ) donde las espumas contienen los compuestos naturalmente flotables ( bitumen ) que son evacuados a travs de una canaleta hacia el banco de dos celdas Denver 18 Sp. para su limpieza, ya que por arrastre el plomo fino va adherido en el bitumen, luego de dos limpiezas en este banco las espumas finales van hacia la presa de relaves y el relave de las celdas Denver regresan al circuito a travs del tanque acondicionador. El relave de la celda corta es el concentrado final de plomo. APLICANDO DEPRESOR ACD REAGENTS EN REEMPLAZO DEL DICROMATO DE SODIO: El dicromato de sodio como sabemos es un reactivo nocivo tanto para la salud humana como para el medio ambiente, razn por la cual se continuaron realizando pruebas a nivel laboratorio con la finalidad de encontrar un reactivo depresor de la galena que sustituya al dicromato de sodio, logrndose resultados satisfactorios con el reactivo ACD Reagents, con el adicional que era mas eficiente en deprimir la galena fina ( malla 425 ) mejorando la calidad del concentrado de plomo y su recuperacin. A partir del mes de Mayo 2006 se esta usando este reactivo a nivel industrial logrndose incrementar la calidad del concentrado de 60.58 % a 61.12 % Pb y la recuperacin de plomo de 61.22 % a 62.07 %, como se aprecia en el cuadro N 07, con un consumo de 3.600 Kg./TMS de concentrado Pb ( 0.018 Kg./TMS de mineral ) a un costo de US.$.2.72 / Kg. de reactivo.

PESOPRODUCTO TMS % Pb % Zn % Pb % ZnCabeza 33370 0.43 7.11 100.00 100.00Conc. Pb 145 60.58 2.54 61.22 0.16Conc. Zn 3465 0.76 62.02 18.35 90.58Relave 29760 0.10 0.74 20.43 9.26

BALANCE METALURGICO : 2005LEYES DISTRIBUCION

PESOPRODUCTO TMS % Pb % Zn % Pb % Zn

Cabeza 30075 0.37 7.49 100.00 100.00Conc. Pb 113 61.12 2.46 62.07 0.12Conc. Zn 3338 0.71 62.37 21.30 92.42Relave 26624 0.07 0.63 16.63 7.46

LEYES DISTRIBUCIONBALANCE METALURGICO : MAYO 2006

Cuadro N 07: Balance usando reactivo ACD Reagents. Se realizo una evaluacin de todo el circuito de separacin NF/ Pb como se ve en el cuadro N 08, donde podemos apreciar que la recuperacin de plomo en el circuito de separacin NF/Pb es de 98.22 %, elevando el grado de 48.14 % a 61.14 % de plomo en el concentrado, cabe resaltar la eficiencia de la celda corta para elevar el grado del concentrado de 42.28 % a 61.14 % Pb mientras que el banco Denver 18 Sp limpia las espumas de la celda corta recuperando el plomo que por arrastre tiene un 10.30 % Pb minimizando a un 4.21 % Pb en el concentrado naturalmente flotable (NF). Este concentrado NF va hacia la cancha de relaves.

ACONDICIONADOR

Conc Conc. N F

Conc NF/PB

CELDA CORTA Banco Limpieza : 02 celdas Denver 18 Sp.

Conc de Plomo

Cuadro N 08: Balance circuito separacin NF/PB. VENTAJA DE APLICACIN DEL CIRCUITO DE SEPARACIN NF / Pb. Parmetros Metalrgicos: Comparando los resultados de la operacin referente al plomo usando un cicln deslamador y luego despus con el circuito de separacin NF/Pb, como se puede apreciar en el cuadro N 09, vemos la mejora en el grado de concentrado y recuperacin de plomo. El factor metalrgico es alto en todos los casos debido a la baja ley de plomo en el mineral de cabeza.

Cuadro N 09: Comparacin de parmetros metalrgicos. Ventaja Econmica: En el cuadro N 10 se muestra la diferencia de ingresos por venta de concentrados de plomo antes de instalar el circuito de separacin NF/Pb.

Cuadro N 10 : Ingreso adicional por ventas. Inversin Realizada y Costos de operacin:

La construccin e instalacin del circuito de separacin de NF/Pb del concentrado bulk a nivel industrial fue realizada con nuestro propio personal mecnico y repotenciando algunos equipos que estaban inoperativos, para lo cual se tomaron las siguientes acciones:

PESOPRODUCTO % % Pb % Zn % Pb % Zn

Conc. Bulk 12.00 48.14 3.38 100.00 100.00Alim. C. Corta 13.90 42.28 3.88 101.73 132.97Relave C. Corta. 9.28 61.14 2.13 98.22 48.73Espum. C.Corta 4.62 10.30 5.65 8.24 64.36Rlv. Bco.18 Sp. 1.90 19.73 4.37 6.49 20.47Conc.NF-18 Sp 2.38 4.21 5.62 1.73 32.98

BALANCE CIRCUITO SEPARACION NF/PbLEYES DISTRIBUCION

- Se rediseo una celda corta que estaba inoperativa para adaptarlo al circuito.

- Se construyo un tanque acondicionador 6 x 6 con materiales usados.

- Se reparo un banco de dos celdas Denver 18 Sp., repotenciandolo.

- Se compro una bomba vertical 2 . El costo total de construccin e instalacin del circuito de separacin bulk NF/Pb fue de US $ 17,000.00 dlares, como detalla en el cuadro N 11. Cuadro N 11: Inversin total del circuito NF/Pb.

Item Descripcion Costo:US.$ HP Condicion1 Bomba Vert. 2 1/2" 3000 7.5 Nuevo2 Tk. Acond. 6' x 6' 500 12.0 Recuperado3 Banco 02 celdas 3000 8.0 Usado4 Celda corta 2000 15.0 Recuperado

SUB TOTAL 8500 42.55 Instalacion equipos 1000 Personal6 Tuberias y acces. 500 Mecanico7 Instrumentacin 4000 1.5 Planta8 Suministro energa 300 Concentrad.9 Ingenieria 1200

10 Contingencias 1500COSTO TOTAL INVERSION 17000 44.0

DESCRIPCION ANTES Dicromato ACD R.Ley de cabeza plomo 0.38 0.38 0.38Ley de concentrado Pb. 59.04 60.58 61.12Recuperacion de Pb. 59.1 61.22 62.07Relave de Pb. 0.11 0.10 0.08Factor Metalurgico 9,182 9,760 9,983

PARAMETROS METALURGICOSDESPUES

El consumo de energa adicional para este nuevo circuito de separacin NF/Pb es de 14,256 Kw-hora / mes, considerando el costo promedio de energa de todo el ao en US.$.0.03/Kw-hora, se tiene un costo adicional en la Planta Concentradora de US $428 dlares / mes. Para la operacin de esta seccin tampoco se considera necesario personal adicional, porque el mismo flotador operara este nuevo circuito. El ingreso adicional por la puesta en marcha de este nuevo circuito de separacin NF/Pb que nos ha permitido mejorar la calidad de nuestros concentrado de 59 % Pb a 61 % Pb y la recuperacin de 59 % hacia 62 % en plomo es de US $ 3,260 dlares / mes, considerando ya el costo de energa adicional por la operacin de este nuevo circuito.

DESCRIPCION ANTES DESPUESTonelaje Tratado/mes 33500 33500Ley de cabeza de Pb 0.38 0.38Ley de conc. de Pb. 59.04 61.12Recuperacion de Pb. 59.10 62.07TMS.de conc.Pb/mes 127 129US.$/TMS de conc. 425 447Ingreso mensual 53975 57663Ingreso adicional/mes 3688

INGRESOS POR VENTA DE CONCENTRADOS Pb.

Considerando la inversin realizada de US $17,000 dlares, este proyecto tiene una alta rentabilidad pagndose la inversin en seis meses de operacin.

V. CONCLUSIONES :

- Compaa minera San Ignacio de Morococha ha encontrado un reactivo orgnico depresor de la galena (ACD Reagents) que reemplace al dicromato de sodio , contribuyendo al cuidado del medio ambiente y la salud de sus trabajadores.

- Mediante la instalacin y puesta en marcha del circuito de separacin NF/Pb fue posible mejorar la calidad de nuestro concentrado de plomo hasta alcanzar los niveles de comercializacin exigidos.

- Mediante el intercambio de experiencia in situ entre profesionales visitando nuestros centros de operacin, podemos resolver nuestros problemas metalrgicos locales, desarrollando nuestra propia tecnologa.

VI. AGRADECIMIENTO :

- A los ingenieros Jorge Best, Mario del Ro y Manuel Deza, Directivos de la empresa por permitir la difusin del presente trabajo y por su apoyo incondicional en los proyectos de mejora en la Planta.

- A los ingenieros Wilson Arzapalo y Edgar Canta, quienes compartieron con nosotros su experiencia en el tratamiento de compuestos naturalmente flotables cuando visitamos la Planta de Iscaycruz.

- A los ingenieros Augusto Llontop, Mario Arenas y Jos Torres, por su apoyo en alcanzarnos informacin y muestras de nuevos reactivos para realizar nuestras pruebas a nivel laboratorio con la finalidad de resolver nuevos problemas y/o optimizar nuestras operaciones metalrgicas.

- A todo el personal de Planta concentradora, quienes con su esmero y trabajo diario, nos permiten cristalizar nuevos proyectos de mejora en el procesamiento de minerales en Planta.