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PROCESO DE OBTENCION DE CONCENTRADO DE COBRE
El cobre está presente en la corteza terrestre principalmente en forma de
minerales sulfurados como la calcopirita (CuFeS2), bornita (Cu5FeS4) y calcosina
(Cu2S). El contenido en cobre de estos minerales es bajo, alrededor de un 0.5%
en minas a tajo abierto y hasta un 2% en minas subterráneas. El cobre también
se presenta en forma de minerales oxidados como carbonatos, óxidos, silicatos y
sulfatos, pero en menor concentración.
1. EXTRACCIÓN
El objetivo de este proceso es extraer la porción mineralizada con cobre y
otros elementos desde el macizo rocoso de la mina (que puede ser a tajo
abierto, subterránea o la combinación de ambas) y enviarla a la planta, en
forma eficiente y segura, para ser sometida al proceso de obtención del cobre
y otros elementos. Para ello, debe lograrse la fragmentación de la roca, de
manera que pueda ser removida de su posición original o in situ, cargar y
transportar para ser procesada o depositada fuera de la mina como material
suelto a una granulometría manejable.
En las perforaciones se introducen explosivos de tipo químico, que
corresponden a una mezcla de materiales combustibles y oxidantes, que en
una proporción adecuada y con una iniciación determinada, generan gases a
alta temperatura y presión a objeto de dar inicio a la voladura, la que permite
la fragmentación de la roca, para luego extraer el material y ser procesado en
la planta para la extracción del cobre.
Una vez ejecutada la voladura, el material extraído es cargado en camiones y,
dependiendo de su ley, se envía al botadero de estéril (acopio para material
sin ley), al dump leach (botadero para material de baja ley que se somete a
lixiviación sin pasar por chancado), o al proceso de chancado primario
(material de alta ley, donde comienza el proceso de extracción del cobre).
2. CHANCADO
Las chancadoras reducen el tamaño de los fragmentos más grandes que
vienen de la mina hasta obtener tamaños uniformes para su envío a molienda
o lixiviación en pilas.
En el circuito de Chancado el mineral extraído de la mina con tamaños de 42’’,
es reducido a través del chancado primario en tamaños de 4’’, operación que
se realiza a través de una chancadora giratoria de 42’’x 70’’.
El mineral proveniente de la mina presenta una granulometría variada, desde
partículas de menos de 1 mm hasta fragmentos mayores que 1 m de diámetro,
por lo que el objetivo del chancado es reducir el tamaño de los fragmentos
mayores hasta obtener un tamaño uniforme máximo de ½ pulgada (1,27 cm).
Para lograr el tamaño deseado de ½ pulgada, en el proceso del chancado se
utiliza la combinación de tres equipos en línea que van reduciendo el tamaño
de los fragmentos en etapas, las que se conocen como etapa primaria, etapa
secundaria y terciaria.
Chancado Primario.- En la etapa primaria, la chancadora primaria
reduce el tamaño máximo de los fragmentos a 8 pulgadas de diámetro.
Chancado Secundario.- En la etapa secundaria, el tamaño del
material se reduce a 3 pulgadas.
Chancado Terciario.- En la etapa terciaria, el material mineralizado
logra llegar finalmente a ½ pulgada.
3. MOLIENDA
Mediante la molienda, se continúa reduciendo el tamaño de las partículas que
componen el mineral, para obtener una granulometría máxima de 180
micrones (0,18 mm), la que permite finalmente la liberación de la mayor parte
de los minerales de cobre en forma de partículas individuales.
El proceso de la molienda se realiza utilizando grandes equipos giratorios o
molinos de forma cilíndrica, en dos formas diferentes: molienda convencional o
molienda SAG. En esta etapa, al material mineralizado se le agregan agua en
cantidades suficientes para formar un fluido lechoso y los reactivos necesarios
para realizar el proceso siguiente que es la flotación.
Molienda de bolas:
Este molino, cuyas dimensiones son 16 x 24 pies (es decir, 4,9 m de diámetro
por 7,3 m de ancho), está ocupado en un 35% de su capacidad por bolas de
acero de 3,5 pulgadas de diámetro, las cuales son los elementos de molienda.
En un proceso de aproximadamente 20 minutos, el 80% del mineral es
reducido a un tamaño máximo de 180 micrones.
4. FLOTACIÓN
La flotación es un proceso físico-químico que permite la separación de los
minerales sulfurados de cobre y otros elementos como el molibdeno, del resto
de los minerales que componen la mayor parte de la roca original.
La pulpa proveniente de la molienda, que tiene ya incorporados los reactivos
necesarios para la flotación, se introduce en unos receptáculos como piscinas,
llamados celdas de flotación. Desde el fondo de las celdas, se hace burbujear
aire y se mantiene la mezcla en constante agitación para que el proceso sea
intensivo.
Los reactivos que se incorporan en la molienda tienen diferentes naturalezas y
cumplen diferentes funciones:
Reactivos espumantes: tienen como objetivo el producir burbujas
resistentes.
Reactivos colectores: tienen la misión de impregnar las partículas de
sulfuros de cobre y de molibdeno para que se separen del agua (efecto
hidrófobo) y se peguen en las burbujas.
Reactivos depresantes: destinados a provocar el efecto inverso al de los
reactivos colectores para evitar la recolección de otros minerales como la
pirita, que es un sulfuro que no tiene cobre.
Otros aditivos: como la cal sirven para estabilizar la acidez de la mezcla
en un valor de pH determinado, proporcionando el ambiente adecuado
para que ocurra todo el proceso de flotación.
Las burbujas arrastran consigo los minerales sulfurados hacia la superficie,
donde rebasan por el borde de la celda hacia canaletas que las conducen
hacia estanques especiales, desde donde esta pulpa es enviada a la siguiente
etapa.
El proceso es reiterado en varios ciclos, de manera que cada ciclo va
produciendo un producto cada vez más concentrado. En uno de estos ciclos,
se realiza un proceso especial de flotación para recuperar el molibdeno, cuyo
concentrado alcanza una ley de 49% de molibdenita (MoS2).
Luego de varios ciclos en que las burbujas rebasan el borde de las celdas, se
obtiene el concentrado, en el cual el contenido de cobre ha sido aumentado
desde valores del orden del 1% (originales en la roca) a un valor de hasta 31%
de cobre total.
5. CONCENTRADO
Luego de varios ciclos en que las burbujas rebasan el borde de las celdas, se
obtiene el concentrado, en el cual el contenido de cobre ha sido aumentado
desde valores del orden del 1% (originales en la roca) a un valor de hasta 31%
de cobre total.
Circuito de Eliminación de Agua
El producto o concentrado obtenido del sistema de flotación con un 31% de
cobre es enviado a la sección de eliminación de agua que consta de 2 equipos
importantes: el espesador y el filtro.
El espesado.- Se realiza mediante un espesador de cono profundo hasta
tener un 70 % de sólidos y luego depositado en forma definitiva en presas
impermeabilizadas con drenajes múltiples hasta tener una humedad
promedio de 12 %.
El filtrado.- La pulpa procedente del espesador a densidades de entre los
1,800 y 2,000 gramos por litro es filtrado en un filtro de tambor de 12 por
24 pies, donde se obtiene el keke con una humedad variable.
Circuito de Disposición de Relaves
La etapa final del proceso se realiza en el circuito de disposición de relaves. El
relave producido en la etapa de flotación, es enviado a una Planta de Relleno
Hidráulico donde es clasificado. El relave grueso (30 %) es enviado como
relleno hidráulico a la mina y el relave fino ( 65 %) a un espesador de cono
profundo donde se le extrae la mayor cantidad de agua posible. El relave fino
espesado hasta tener un 70 % de sólidos y luego depositado en forma
definitiva en presas impermeabilizadas con drenajes múltiples hasta tener una
humedad promedio de 12 % a una alta densidad es depositado en 2 presas
de relaves denominadas Zona Norte y Limonar.
El agua extraída en esta etapa es reciclada y usada nuevamente en todo el
proceso.
6. SECADO
El concentrado final es secado mediante filtros y llevado al proceso de
fundición.
MOLIENDA
DIAGRAMA DE FLUJO DE LA OBTENCIÓN DE CONCENTRADO DE COBRE
EXTRACCIÓN
CHANCADO PRIMARIO
CHANCADO SECUNDARIO
CHANCADO TERCIARIO
CELDAS DE FLOTACIÓN
CONCENTRADO DE COBRE HÚMEDO
ESPESAMIENTO FILTRADO
SECADO
ALMACEN DE CONCENTRADO SECO
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