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PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
PLAN DE TRABAJO
1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO:
Este proyecto de investigación desarrollara las bases de la geometalurgia, en las que
se basa para realizar el proceso de extracción minera, a nivel de la metalurgia
extractiva, al igual que sistematizar varios de los conceptos de mayor complejidad en
la Geología, Operaciones Mineras, Procesamiento de Minerales y Metalurgia y
conseguir una explotación minera favorablemente económica para la empresa a cargo.
Las mismas que requieren de profesionales y técnicos que son muy requeridos en
este campo de la metalurgia extractiva.
Es así que este proyecto busca incentivar en lo ingenieros metalurgistas, el uso de
esta excelente herramienta multidisciplinaria y conseguir profesionales capaces de
manejar y conocer conceptos que son de gran importancia para la explotación minera,
al igual que impulsar a profesionales a desarrollar tecnologías que sean parte de la
evolución de la metalurgia, para producir material de calidad y económicamente
favorable para la futura exportación.
1.1 LA GEOMETALURGIA: UNA EXCELENTE HERRAMIENTA
MULTIDISCIPLINARIA PARA EL DESARROLLO DE LA MINERIA
1.2 Planteamiento del Problema
La Geometalurgia es una herramienta utilizada en el campo de la metalurgia
extractiva, que es de gran importancia para un buen desarrollo de la empresa minera,
es así que este proyecto de investigación propone en los ingenieros metalurgistas
desarrollar esta herramienta en su vocación profesional, ya que este cargo es
requerido en empresas mineras, de igual manera que son económicamente bien
remuneradas
1.3 Objetivos Generales
La Geometalurgia es una disciplina transversal dentro de las actividades mineras, que
tiene el objetivo de sistematizar varias de las complejidades asociadas a la
determinación del valor del recurso y consecuentemente su explotación
económicamente favorable. Al integrar la Geología, Operaciones Mineras,
Procesamiento de Minerales y Metalurgia, la Geometalurgia pretende mejorar el
proceso de evaluación de los recursos económicos y hacerla mucho más efectiva en
términos técnicos y económicos. Además, la Geometalurgia es totalmente aplicable,
tanto en los estudios de factibilidad como en las etapas de operación.
Es evidente, por tanto, que la aplicación efectiva de la Geometalurgia, requiere brindar
la educación y capacitación adecuada en esas áreas de la ingeniería para habilitar al
profesional minero en el manejo integral de esta nueva disciplina.
El objetivo general de la Geometalurgia es el de incorporar los aspectos de
planificación integral de la actividad minera, desde la fase de exploración mineral,
incluyendo los planes de minado e identificando los niveles de producción que
dependen de la dureza, moliendabilidad, la recuperación (función de la liberación,
forma y textura mineral, etc.) y la calidad del concentrado, etc. Metodológicamente, se
deberá obtener información a nivel micro y macroscópico. Las variables
geometalúrgicas son elementos importantísimos en el momento de determinar costos
y utilidades de la actividad minera.
1.4 Objetivos Específicos
Dar a conocer esta herramienta de gran importancia en la industria minero
metalúrgica, hacia profesionales y técnicos en el campo de la metalurgia
extractiva
Incentivar y proponer el desarrollo de esta herramienta en los ingenieros
metalurgistas
Ocupar los cargos disponibles en empresas mineras, de profesionales y
técnicos en la geometalurgia
1.5 Importancia del Proyecto
Este proyecto es de vital importancia, ya que es una gran herramienta
utilizada por las empresas mineras metalúrgica, resaltando, la geometalurgia,
en los siguientes aspectos:
Los bancos cada vez son mas exigentes en los estudios
geometalúrgicos antes de aprobar una inversión
Clasificación errónea de los tipos de mineral
Efecto de la secuencia paragenetica sobre la recuperación de
minerales valiosos
Cultura de cuanto perdemos y no de cuanto ganamos
Las gangas son los principales causantes de la mayoría de problemas
La planificación económica no considera componentes mineralógicos
Los modelos geológicos y logueos no son suficientes
Cuantificación mineralógica y textual
Mayor control y capacidad para producir los pronósticos de producción
Es mas barato planificar que estar expuestos a emergencias
Recuperación económica de un bloque de mineral
Cumplimiento del plan minado
Mayor confianza en la imagen dela empresa
Mayor atracción bancaria
Hipótesis
La geometalurgia es una herramienta que involucra a especialistas en el campo de la
geología, la microscopía, la minería y la metalurgia extractiva para optimizar los
procesos de explotación y beneficio de los minerales. Dicha herramienta ha tomado
auge en el mundo en los últimos años, gracias a la comprensión de que las menas son
combinaciones de minerales, no de elementos químicos y, puesto que todos los
procesos tratan con minerales, son las características fisicoquímicas de éstos las que
determinan las condiciones de un proceso de recuperación industrial.
Se debe considerar también el gran auge que tiene, tanto la minería, en el campo de la
geometalurgia, requiriendo de profesionales y técnicos especialistas en este campo de
la metalurgia.
1.6 Antecedentes
Las universidades cuentan con tesis publicadas en el campo minero metalúrgico en la
UNMSM se cuenta con mas de 130 títulos profesionales de ingenieros metalúrgicos, el
colegio de ingenieros, la sociedad de minas y petróleo del Perú, al igual que el
INGEMENT publica información del campo minero metalúrgico regularmente.
El mayor trabajo de investigación en geometalurgia se hace actualmente en algunas
universidades australianas, donde se cuentan numerosas tesis de doctorado sobre
este tema, incluyendo el desarrollo de software especializado del tipo de Mineral
adaptado al microscopio electrónico de barrido (MEB-EDS).
De esa manera se cuenta con tesis, doctorados, proyectos de investigación, etc. Que
están al alcance de estudiantes de pregrado al igual que profesionistas en el campo
minero metalúrgico, con el fin de contribuir a los jóvenes a despertara ese habito de la
investigación en su formación académica y profesional.
1.7 Marco teórico conceptual:
LA GEOMETALURGIA, PRINCIPIOS Y BASE CIENTIFICA
1. Definición:
La Geometalurgia es una disciplina que integra básicamente a la Geología y la
Metalurgia extractiva. Es así que, la Geometalurgia se ocupa de clasificar los
minerales dentro de un yacimiento según deba ser su comportamiento frente a un
tratamiento metalúrgico.
Figura 1: Mina, a tajo abierto
La Geometalurgia es una disciplina transversal dentro de las actividades mineras, que
tiene el objetivo de sistematizar varias de las complejidades asociadas a la
determinación del valor del recurso y consecuentemente su explotación económica. Al
integrar la Geología, Operaciones Mineras, Procesamiento de Minerales y Metalurgia,
la Geometalurgia pretende mejorar el proceso de evaluación de los recursos
económicos y hacerla mucho más valedera. Además, la Geometalurgia es totalmente
aplicable, tanto en los estudios de factibilidad como en las etapas de operación.
La estrategia geometalúrgica en el planeamiento minero y el diseño de planta se basa
en identificar las diversas propiedades del mineral que contribuyen a establecer más
acertadamente el valor de un recurso. Esto incluye los atributos tradicionales tales
como la ley económica de los elementos constituyentes y variables menos
tradicionales como:
Concentración de elementos perjudiciales;
Dureza
Moliendabilidad,
Especies minerales;
Liberación del mineral;
Recuperación metalúrgica;
Recuperación minera;
Perforabilidad;
Fragmentación;
Consumo de reactivos;
Características de fusión.
En la etapa de los estudios de factibilidad, la adecuada caracterización de minerales
combinado con el modelamiento espacial de características físicas críticas del mineral
en el yacimiento, proporcionan elementos mucho más valiosos para establecer el
diseño de planta. Esto reduce los riesgos asociados al desarrollo de operaciones
nuevas o el diseño de ampliaciones. Identificar plenamente el cuerpo mineral permite
identificar deficiencias en los productos y encontrar oportunidades de bajo costo y/o
alto valor.
Figura 2: GEOMETALURGIA: Interrelación dinámica, estructural y secuencial
En las etapas de operación de planta, la Geometalurgia permite mejorar la
comunicación entre geólogos, planificadores mineros y metalurgistas. Todas las
disciplinas trabajando juntas para comprender el valor del depósito y efectuar mejor
programación de la extracción de los diversos tipos de materiales. Con ello se reduce
el riesgo e incertidumbre del control de ley, minado y procesamiento.
El conocimiento completo del yacimiento que permite definir el valor real del mineral,
en términos del producto a obtener y su costo de producción, define por completo el
plan de minado. Al identificar los tipos de material, sus asociaciones espaciales y sus
variables de proceso, se mejora la planificación de las operaciones y la producción. Un
mejor conocimiento origina menor incertidumbre y menos necesidades de modificación
de planes ante eventos inesperados.
Se han identificado una serie de factores que necesitan concretarse para que el
tratamiento geometalúrgico sea efectivo. El primero y más importante factor para el
éxito, es el de romper las tradicionales barreras entre las disciplinas profesionales:
geólogos, mineros y metalurgistas relacionados a un proyecto minero deben trabajar
en conjunto con un objetivo común y valorar los aportes de cada uno en el proceso
integral. Ninguna de estas disciplinas individualmente tiene todas las respuestas. Por
lo tanto debe establecerse el concepto de comunicación “multi–lingual”; es decir, todos
los profesionales involucrados deben comunicarse y entenderse en términos
geológicos, metalúrgicos y de negocios. En segundo término, los equipos de proyectos
deben pensar explícitamente y constantemente en términos de incertidumbre y riesgo.
Esta suerte de simbiosis de disciplinas mineras, debe conducir a la elaboración de
modelos de recuperación, los cuales pueden estar basados en pruebas de laboratorio
o piloto. Es muy recomendable que las variables metalúrgicas sean medidas en la
etapa de exploración y mapeo.
2. Bases de la geometalurgia
La importancia de la geometalurgia basa su principio en la comprensión de que las
menas son combinaciones de minerales, no de elementos químicos y, puesto que
todos los procesos tratan con minerales, son las características fisicoquímicas de
éstos las que determinan las condiciones de un proceso de recuperación industrial. De
una manera más específica, a continuación se mencionan algunas de las bases que
sustentan la geometalurgia:
Las menas son combinaciones de minerales. Son entonces las características
de éstos las que determinan las condiciones de los procesos industriales. La
determinación y control de procesos basada sólo en una química general
puede ser engañosa.
Los depósitos minerales están formados por más de un tipo de mena.
Los minerales de ganga son mucho más abundantes que los de mena. Estos
minerales pueden determinar, por ellos mismos, condiciones de procesos de
minado, quebrado, molienda, flotación, etcétera.
En algunas menas el metal importante ocurre en más de un mineral. Los
minerales tienden a presentar diferente comportamiento durante los procesos;
las recuperaciones de un elemento pueden ser diferentes para diferentes
minerales. Por otra parte, es el tipo de mineral de mena recuperado el que
determina por ejemplo, la ley de un concentrado que alimenta a una fundición.
No reconocer las aseveraciones previas, implica problemas en los procesos.
De donde las mezclas de menas de diferentes unidades geometalúrgicas,
pueden ser la solución adecuada durante la vida de una mina.
El modelo geometalúrgico es el resultado del conocimiento global del depósito
mineral en lo referente a su mineralogía, química, comportamiento a los
procesos y recuperación. Esto significa que no deberían ocurrir sorpresas
significativas durante la vida de una mina.
3. Planificación Geometalurgica
La evaluación geometalúrgica implica cambios en los procedimientos tradicionales de
“core logging”. En estas se debe introducir técnicas de evaluaciones mineralógicas
asociadas a los procesos metalúrgicos, respuestas de las diversas variables
metalúrgicas e introducción de esas respuestas en la definición de bloques
Geometalúrgicos, Figura 3
Un bloque Geometalúrgico es una porción tridimensional de mineral de yacimiento el
cual ha sido caracterizado en cuanto sus diversas propiedades, tanto Geológicas
como Metalúrgicas. Ello permite tener el registro completo del yacimiento de modo que
el rendimiento metalúrgico y su valor económico quedan determinados mucho antes
de que el mineral ingrese a la Planta Metalúrgica.
Para el metalurgista es importante conocer la distribución de materiales en el
yacimiento, su variabilidad, las asociaciones mineral valioso-ganga, intensidad de
alteraciones del mineral con una perspectiva espacial de tres dimensiones, situaciones
que son bien conocidas por el geólogo.
Figura 3: Bloques Geometalúrgicos.
El trabajo Geometalúrgico se realiza mejor cuando el geólogo examina sus muestras
de perforación, identifica las características minerales y con ello determina las
variables de potencial significancia en el procesamiento del mineral. Las
características metalúrgicas se deben asociar con el mineral y sus características
litológicas, e incorporar todo ello en los modelos Geometalúrgicos tridimensionales. En
última instancia, un modelo Geometalúrgico debe conducir a la creación de una matriz
que incluya la geología, mineralogía, condiciones de extracción de mina y parámetros
metalúrgicos que se utilizarán en el planeamiento minero y diseño de procesos.
Esta última situación, conduce a su vez a definir un plan de minado con la perspectiva
de remover hacia la Planta Metalúrgica los minerales susceptibles de un tratamiento
rentable. Por ejemplo considérese dos parcelas de mineral, ambas con la misma
cantidad de mineral, Figura 4. De la primera parcela se puede procesar 100 ton/hr con
una recuperación metalúrgica del 75 %. De la segunda parcela se puede procesar 110
ton/hr con una recuperación metalúrgica del 72 %.Ambas parcelas son 6 rentables; es
decir, cubren todo el costo de procesamiento mineral, administración y
comercialización. Desde una perspectiva de tiempo-valor, la segunda parcela
proporciona mayor valor en tanto que consigue mayor cantidad de tratamiento aunque
la recuperación sea menor.
Figura 4: Plan Geometalúrgico y su puesta en marcha.
Esta estrategia, que considera fundamentalmente la maximización de la recuperación
del metal valioso por unidad de tiempo, es la base de los esquemas de optimización y
que hace uso del concepto Geometalurgico.
En la Tabla 1 y Figura 5 se sintetiza algunos de los aportes de cada una de las
disciplinas que participan en la actividad minera. El éxito de un modelo geometalurgico
implica la creación de una matriz que incluya las variaciones geológicas, mineralógicas
y pruebas de rendimiento, información que será utilizada en el planeamiento de
minado y el diseño general.
En términos generales, la caracterización del mineral es la cuantificación de la
información física obtenida de muestras que representan un cuerpo mineralizado. La
información recopilada como parte de un programa de caracterización de mineral
proporciona la base objetiva para el abordaje del mapeo geometalúrgico.
La planificación exitosa de una mina requiere información proveniente de varias
disciplinas diferentes (geología, química, mineralogía) o de parámetros (propiedades
físicas, respuesta metalúrgica y mediciones geotécnicas), Figura 5.
Tabla 1: Aportes de las diversas disciplinas en el desarrollo del Modelo
Geometalúrgico.
Figura 5: Disciplinas y su interacción en la caracterización Geometalúrgica
4. Componentes de la geometalurgia
Como se aprecia en la Figura 6, la geometalurgia consiste de diversas actividades
incluyendo:
Muestreo
Recolección de datos relacionados y correlaciones
Adición de datos en un modelo de bloques o plan de mina
Manejo geoestadístico de datos
Modelamiento de procesos
Pruebas de variabilidad, usando pruebas estandarizadas de bajo costo que
requieren un pequeño volumen de muestras
Figura 6: Componentes de la geometalurgia
5. Algunas consideraciones importantes para una exitosa aplicación de la
geometalurgia
5.1. Lenguaje normalizado
Es necesario adoptar un lenguaje normalizado aceptable para los profesionales de las
diferentes áreas y de todas las fases operativas, desde la mina hasta el producto final
(mina; beneficio del mineral; aglomeración, plantas siderúrgicas).
5.2. Equipos de Proyecto
Los equipos de proyecto deben tener una mente abierta y pensar de forma explícita (y
constantemente) en términos de incertidumbre, riesgos, oportunidades, valor de uso,
variabilidad, costos, innovaciones tecnológicas, cuestiones ambientales, diseño de
equipos, etc. en cada etapa del proceso.
5.3. Conocimiento geometalurgico del yacimiento mineral
Es necesario conocer en detalle el cuerpo del mineral a través de una adecuada
investigación de minerales para construir un modelo espacial. El modelo está diseñado
para ofrecer un efectivo conocimientode geometalurgia teniendo en cuenta aspectos
esenciales en todas las fases operativas de la producción de acero, desde la
producción en bruto del yacimiento hasta el producto final, centrándose en la mina, el
procesamiento de minerales, la aglomeración y las plantas siderúrgicas. Además de la
caracterización química, se deben llevar a cabo estudios mineralógicos y
microestructurales de la extracción de testigos mediante microscopia óptica
principalmente y otras técnicas auxiliares de análisis. Como una primera aproximación
a una clasificación industrial de minerales de hierro, se sugiere una nomenclatura
basada en la mineralogía dominante. También es esencial desarrollar una
caracterización tecnológica en escala de laboratorio y, a veces incluso a escala piloto
(muestras de mezclas) de las muestras de extracción de testigos. El uso adecuado de
herramientas 3D y un conocimiento avanzado de geoestadística es esencial para
obtener un eficaz modelo geometalúrgico del cuerpo del mineral. Los atributos
geometalúrgicos clave deben ser espacialmente modelados utilizando estimaciones
válidas de estos parámetros con el fin de extraer el valor total de cada bloque y así
construir el conocimiento geometalúrgico del yacimiento de mineral.
5.4. Metodología de la caracterización de materiales mineralógicos,
microestructurales y tecnológicos
Es útil desarrollar una adecuada metodología de caracterización mineralógica y
microestructural cualitativa y cuantitativa de partículas de minerales y aglomerados
(desde la producción en bruto del yacimiento, finos de mineral de hierro naturales,
concentrados, finos para sinterización, finos para peletización, mineral de hierro
calibrado, pélets cocidos y sinter) que es la base para la caracterización
geometalúrgica de estos materiales. Además, todos los procedimientos
experimentales de los ensayos tecnológicos en escala de laboratorio y en escala piloto
deben definirse para cada fase operativa (molienda, flotación, aglomeración fría y
caliente, procedimientos físicos, químicos y metalúrgicos, etc.)
5.5. Factores críticos dentro de las plantas industriales
Dentro de las plantas industriales, se recomienda especial atención a los siguientes
factores críticos: tamizado de minerales, clasificación granulométrica del fino de
mineral de hierro, distribución de la carga, segregación granulométrica, sistemas de
pesaje de las materias primas, métodos de operación, automatización del proceso,
exactitud de la base de datos, equipos de diseño, sistema integrado de supervisión de
procesos y balance de masa, etc
5.6. Cooperación técnica entre industrias y universidades
Se recomienda una estrecha cooperación técnica entre las industrias y las
universidades sobre los estudios geometalúrgicos, que involucre cursos de posgrado,
servicios técnicos, investigaciones científicas, capacitación continua, campo de trabajo
de los cursos de grado, estudios de iniciación científicos para estudiantes de grado,
laboratorios de usos múltiples y cooperación internacional.
6. Información que puede aportar la geometalurgia
Toda la información que se deriva de un estudio geometalúrgico se puede utilizar en
procesos relacionados con la evaluación de recursos, los métodos de explotación y los
métodos de beneficio de un mineral. A continuación se mencionan algunas de estas
posibilidades de información:
Relación de especies minerales, características texturales entre ellas, Figura 7,
Figura 7. Concentrado de pirita. Fotografía al microscopio mineragráfico
Relaciones entre minerales de mena y ganga. Figura 8
Concentración de elementos deseables o indeseables durante un proceso.
Figura 8. Imagen al microscopio electrónico de barrido
(MEB) del mismo grano de pirita
Dureza del material (facilidad de molienda).
Conocimiento de la mejor malla de liberación de las partículas minerales
(Figura 9).
Figura 9. Diferentes grados de liberación de una partícula (negro).
Recuperación metalúrgica.
Características de productos de desecho (terreros y jales de plantas de
beneficio, escorias y polvos de fundiciones).
Relaciones de la mena con el consumo de reactivos.
Facilidades para la perforación durante la explotación o exploración.
Facilidades para la fragmentación durante la explotación.
Características de productos de fundición.
7. Beneficios de la geometalurgia
La geometalurgia reduce significativamente el impacto de incertidumbre espacial en el
planeamiento de la mina, debido a que documenta la variabilidad en un depósito. Esto
minimiza el riesgo del proyecto al permitir lo siguiente:
Documentación rigurosa del impacto geológico y mineralógico en el
rendimiento metalúrgico y de molienda
Diseño de planta que reconoce la variabilidad inherente al depósito
Pronóstico de los parámetros de producción tales como capacidad de
procesamiento de la planta, ley, recuperación, P80 y ley del concentrado
trimestral o anualmente, con un intervalo de confianza estadístico
Optimización del rendimiento de planta con respecto a la variabilidad del
mineral
Minería efectiva del mineral a lo largo de la vida de la mina
Recurso de mina y rendimiento de planta optimizados
Figura 10: Minerales de diferentes minas (o incluso de la misma mina) poseen
diferentes componentes mineralógicos y microestructuras debido al metamorfismo,
tectonismo y erosión durante los tiempos geológicos.
8. Conclusiones
Como toda actividad de investigación que trabaja con muestras, lo más importante es
la representatividad de la muestra que, en este caso, debe ser extrapolable a decenas
o centenas de miles de toneladas de mineral.
Por lo tanto, quienes se involucran en un estudio geometalúrgico participan
activamente desde la selección y toma de muestras, hasta un reporte final. Las
técnicas de trabajo van desde la escala hectométrica hasta la escala microscópica.
Una metodología general involucra los siguientes aspectos:
Reconocimiento de litología,( tipos y grados de alteración, tipos y grados de
mineralización).
Descripción detallada de núcleos de barrenos de diamante (Reconocimiento de
los mismos parámetros anteriores y selección de tramos para muestreo).
Muestreo de rocas mineralizadas representativas y de tipos de mineral para
compósitos (Con el objeto de definir unidades geometalúrgicas y realizar
trabajo de detalle al microscopio).
Estudio de láminas delgadas y secciones pulidas al microscopio polarizante
(Definición de las características mineralógicas, litológicas y texturales al
microscopio)
Estudios de difracción de rayos X, principalmente método Rietveld
(Composición de minerales específicos, principalmente arcillas y proporciones
generales no identificadas al microscopio petrográfico).
Estudios al microscopio electrónico de barrido (MEB) con EDS (Energy
Dispersive System) (Composición específica de los minerales y texturas a esta
escala).
Utilización de un programa informático
Es así que este proyecto de investigación, se puede concluir de forma veraz lossiguientes aspectos
La metalurgia empieza desde la mina, el lenguaje del geólogo es diferente del
metalurgista
Cada tipo de mineral tiene diferente flotabilidad en función de la composición
dela ganga
Siempre es más barato la geometalurgia comparada a procesos alterno
Se debe buscar zonas donde el mineral problema se encuentra ocluido en
matrices de gangas
El conocimiento geológico tiene un serio impacto sobre el negocio minero
El plan geometalurgico debe ser una decisión de la empresa y no de área
La geometalurgia promueve el trabajo en equipo, ya que genera una
conciencia de los problemas generales de la empresa
.
Referencias Bibliográficas
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http://es.scribd.com/doc/90082822/TecnicasAvanzadas-Geometalurgia#scribd
2. CRONOGRAMA DEL PROYECTO
ETAPAS INICIO FINALInvestigación teórica
RedacciónConclusión
Acabado
3. PRESUPUESTO Y FINANCIACIÓN
3.1 Recursos
3.1.1 Humanos
NOMBRE LABORLeón Mamani Víctor Investigador
Aguilar Gutiérrez Joseph InvestigadorColque Escobedo Shinder Investigador
3.3.2 Materiales:
Diapositivas
Libros
Conferencias
Proyectos de investigación
Tesis
Revistas
Paginas Webs
Arequipa, 2015 Setiembre 4
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Firma Responsable