Universidad Católica del Norte

Facultad de Ingeniería y Ciencias Geológicas

Departamento de Ciencias Geológicas

Informe de Terreno

Curso Geología de Minas II

(Mineras: Mantos Blancos, Lomas Bayas y Gaby).

Profesor : María Soledad Bembow.

Asignatura : Geología de Minas II

Integrantes : Javier Pastén P. Yan Pon F.

Antofagasta, 18 de Julio 2012.

Índice

Introducción 3

Objetivos 4

Minera Mantos Blancos 5

1. Ubicación y acceso 5

2. Geología del yacimiento 6

3. Alteración Hidrotermal 8

4. Exploración en Minera Mantos Blancos 9

Minera Gaby 15

1. Ubicación y acceso 15

2. Geología del yacimiento 15

3. Alteraciones 16

4. Mineralizacion 16

5. Exploracion en Minera Gaby 16

6. Procesos metalúrgicos 17

Minera Lomas Bayas 20

1. Ubicación y acceso 20

2. Geología del yacimiento 21

3. Alteración hidrotermal y mineralización 22

4. Procesos Metalúrgicos 22

Conclusión 28

Referencias 29

Introducción

En este trabajo se dan a conocer los distintos procesos metalúrgico y de explotación de las mineras: Mantos Blancos, Lomas Bayas y Gaby. Estas visitas fueron realizadas entre los meses de Junio y Julio del presente año como requisito de la asignatura de Geología de Minas II.

Minera Mantos Blancos, mina a rajo abierto con plantas de chancado e instalaciones para procesar minerales, cuenta con dos plantas una para el tratamiento de óxidos y otra para sulfuros, de las cuales se obtienen productos como cátodos de cobre de pureza 99.99% para el caso de los óxidos y concentrado de cobre para el caso de los sulfuros.

Minera Lomas Bayas, mina que se explota a cielo abierto donde se el producto final son cátodos de cobre, para lo cual se ha mejorado la calidad de los cátodos, es decir, se ha logrado dosis optimizadas de un nuevo reactivo que, junto a variables operacionales, permitió la disminución de la concentración de azufre en la producción de cátodos, los cuales tienen una calidad de un 99.99%. Por otra parte se debe mencionar que es la mina de más baja ley en Chile caracterizándose por su alta eficiencia y bajos costos.

En Minera Gaby, la explotación es a rajo abierto. La operación de la mina consiste en perforación, tronadura, carguío, transporte, movimiento de tierra y chancado primario; para tales operaciones cuenta con dos trenes, A y B, cada uno cuenta con 2 etapas de extracción, 2 etapas de re extracción y dos etapas de lavado, además cada etapa cuenta con su propio estanque de orgánico cargado. La planta está diseñada para procesar un flujo de PLS de 1750 m3/hora por tren con una concentración de 6,6 gr/lt de cobre. La eficiencia de extracción de la planta es de 78%, ingresando el material por cada una de las 3 correas de los chancadores secundarios por donde pasan 1700 toneladas por hora, es decir en un turno de 12 horas sin problemas de detención de correas se pasan 61200 toneladas por turno. Cabe mencionar que esta minera es una de las mas modernas del mundo y donde se obtienen como producto final cátodos de cobre de alta pureza 99.9%.

Objetivos

El objetivo principal de este trabajo es conocer en terreno y como son aplicados los conceptos asociados a los procesos metalúrgicos, explotación y recuperación del mineral valioso, los cuales han sido entregados en las clases de cátedra de la asignatura Geología de Minas 2.

Para llevar a cabo este trabajo se han recopilado antecedentes teóricos y técnicos de algunos estudios anteriores para cada una de las mineras visitadas. Por consiguiente cada minera tendrá sus propios métodos y procesos metalúrgicos, lo cual la hace característica y distintiva de otra.

Los principales problemas y desafíos que enfrenta la minería a nivel nacional e internacional, es la concentración de partículas finas (menores a 10 micrómetros) y arcillas, debido al aumento del volumen de dichas partículas generadas en el beneficio de los minerales.

La recuperación del cobre por el proceso de extracción por solvente ha constituido un notable avance en las aplicaciones de esta técnica a la hidrometalurgia. Una de las causas fundamentales que han contribuido a este avance ha sido la introducción de grupos de reactivos químicos orgánicos, que presentan la característica de extraer selectivamente el cobre frente a otros metales.

Minera Mantos blancos

Comprende una mina a rajo abierto, plantas de chancado e instalaciones para procesar minerales oxidados y sulfurados. Sus productos son cátodos de cobre de alta pureza (99.99%) y cobre contenido en concentrado. La División Mantos Blancos tiene una dotación aproximada de 1.014 trabajadores, entre personal propio y contratistas de operación y proyectos. Pertenece al grupo Anglo American con un 99.97% de participación en sus capitales.

I.- Ubicación y acceso

En la cordillera de la costa de la región de Antofagasta, alberga varios depósitos de cobre jurásicos, el más significativo de ellos es Mantos Blancos que se ubica a 45 km al Noreste de Antofagasta, inmediatamente al Este de la traza principal de la Zona de Falla de Atacama. (Figura Nº1)

Figura Nº 1: Mapa ubicación y acceso de Minera Mantos Blancos, indicado en un circulo rojo.

II.- Geología del yacimiento

En relación de contacto por falla y por intrusión con el Plutón Alibaud, el Plutón Ancla y la Formación la Negra, aflora el conjunto de rocas que alberga el yacimiento Mantos Blancos. La roca de caja del yacimiento ha sido descrita como una secuencia de flujos y brechas volcánicas de composición andesítica a riolítica, además describen la roca de caja del yacimiento como un domo riolítico con brechas magmático - hidrotermales félsicas, intruido por stocks y sills dioríticos a granodioríticos, los cuales gradan hacia superficie a brechas magmático-hidrotermales (Figura Nº 2). Finalmente, Cornejo et al. (2006) ofrecen una visión integradora de los estudios anteriores caracterizando la roca de caja del yacimiento Mantos Blancos como un domo riodacítico

Figura Nº 2: Geología del yacimiento Mantos Blancos.

Finalmente, ofrecen una visión integradora de los estudios anteriores caracterizando la roca de caja del yacimiento Mantos Blancos como un domo riodacítico con ignimbritas dacíticas asociadas, esta unidad, que es llamada “dacita cuarcífera y dacita porfídica (en la terminología de la mina)”, es cortada por pórfidos dacíticos subvolcánicos o “andesita intrusiva (en la terminología de la mina)” y estaría intercalada en una secuencia dominantemente andesítica: subyacida por la “andesita inferior (en la terminología de la mina)”, compuesta por andesitas amigdaloidales y brechas volcánicas, y sobreyacida por la “andesita superior (en la terminología de la mina)”, compuesta por una secuencia de ignimbritas dacíticas, andesitas, brechas volcánicas y una arenisca. Las rocas que albergan el yacimiento Mantos Blancos como el Complejo Ígneo Mantos Blancos, que consiste de las siguientes unidades de litológicas:

Domo Riolítico : Riolita con estructura de domo volcánico con bandeamientos de flujo que varían entre 1 y 4 cm de espesor. En su parte central y profunda presenta texturas porfídicas con fenocristales (1-5 mm) de cuarzo corroído y feldespato en una masa fundamental félsica. Brechas Magmático - Hidrotermales Félsicas: Brechas magmático - hidrotermales monomícticas y matriz soportadas, que han sido reconocidas en el Domo Riolítico. La matriz está compuesta por polvo de roca riolítica y los fragmentos son del mismo.

Sistema Bimodal de Stocks y Sills: El Domo Riolítico es intruido por un complejo subvolcánico de stocks y sills dioríticos y granodioríticos porfídicos. Localmente, es posible observar que los stocks son alimentadores de los sills.

El pórfido granodiorítico tiene fenocristales de hornblenda, plagioclasa, cuarzo y biotita, que constituyen entre el 10 y el 30% de la roca, en una masa fundamental de cuarzo, feldespato, biotita y hematita. El pórfido diorítico presenta fenocristales de piroxeno y anfíbola, que constituyen entre el 5 y el 10% de la roca, en una masa fundamental de piroxeno, plagioclasa y magnetita. En ambos tipos de roca, se observan variaciones texturales a roca afanítica en los márgenes de la intrusión.

Brechas Magmático - Hidrotermales Dioríticas a Granodioríticas: En la parte superior de algunos stocks dioríticos y granodioríticos, relacionadas a fallas de dirección Norte – Sur.

En la parte superior, las brechas muestran características hidrotermales con una matriz compuesta por minerales hidrotermales de ganga y de mena. La parte baja de los cuerpos de brechas, en cambio, presentan características ígneas, con matriz granodiorítica y fragmentos dioríticos o matriz diorítica y fragmentos granodioríticos.

Diques Máficos: Las intrusiones más recientes en el yacimiento corresponden a un enjambre de diques dioríticos subverticales de rumbo preferente NNE.

III.- Alteración hidrotermal y mineralización

Las Brechas Magmático Hidrotermales Dioríticas a Granodioríticas conforman los centros del desarrollo de la principal alteración hidrotermal y mineralización.

Los cuerpos de mena se distribuyen discontinuamente en un área de 3 x 1 km con dirección Este Oeste y 600 m de profundidad (previo a la explotación), a partir de la cota 450 m, donde comienza la mineralización hipógena.

Alteración hidrotermal y mineralización primaria:

Alteración cuarzo sericítica

Un evento fílico que posiblemente se desarrolló en todo el Domo Riolítico consiste de alteración cuarzo sericítica penetrativa con diseminación de calcopirita, bornita, pirita y cuarzo en fragmentos y en la matriz de las Brechas Magmático - Hidrotermales Félsicas y de un stockwork de vetillas de halos cuarzo sericíticos con suturas de calcopirita, bornita, pirita y cuarzo.

Alteración potásica

Un evento potásico, centrado en las Brechas Magmático Hidrotermales Dioríticas a Granodioríticas y afectando todas las litologías del yacimiento, se caracteriza por una asociación de feldespato potásico, turmalina, biotita, magnetita, calcopirita, digenita y menor pirita que se desarrolla como mineralización diseminada, rellenando amígdalas en el pórfido diorítico y como vetillas sinuosas en el Domo Riolítico.

Alteración propilítica

Obliterando la alteración potásica y afectando todas las rocas del yacimiento, un evento propilítico se presenta como diseminación, relleno de amígdalas en el pórfido diorítico y como vetillas de una asociación de cuarzo, clorita, epidota, calcita, albita, sericita, hematita y menor calcopirita, galena y pirita.

Tanto la alteración potásica como la propilítica habrían ocurrido coetáneas con la intrusión de los stocks dioríticos y granodioríticos y la brechización magmático hidrotermal, por la migración de los fluidos desde los stocks como fuente de calor.

Alteración sódica

Un evento sódico, tal como las alteraciones potásica y propilítica, está centrado en las Brechas Magmático Hidrotermales Dioríticas a Granodioríticas y se caracteriza por la asociación albita como reemplazo de feldespatos, hematita, pirita, calcopirita, bornita, digenita y menor cuarzo, que se presenta como diseminación, relleno de cavidades y como vetillas, particularmente intensas en los sills dioríticos que intruyen las Brechas Magmático - Hidrotermales Dioríticas a Granodioríticas.

Fallas

En Mantos Blancos, se han reconocido tres grupos de fallas: de rumbo Nordeste (Mercedes, Tercera y Quinta), Noroeste (Casino, Polvorín y Cabecera) y Norte - Sur (Elvira, Nora y Marina) (Figura 2). Las fallas de sentido Nordeste y Noroeste son estructuras subverticales que evidencian movimientos sinistrales y dextrales, respectivamente, y las estructuras Norte - Sur corresponden a fallas normales de manteos entre 50° y 80° al Oeste y al Este.

IV.- Explotación en Minera Mantos Blancos

Comprende un sistema de explotación a rajo abierto, donde se produce un tonelaje de 87734 toneladas de cobre fino, entre cátodos de alta pureza y cobre contenido en concentrado. La compañía presenta una dotación de personal del orden de los 1.337 trabajadores, entre personal propio y contratistas de operación y proyectos.

Procesos Metalúrgicos

Respecto a los procesos metalúrgicos en la minera Mantos Blancos, esta cuenta con dos plantas una para el tratamiento de óxidos y otra para sulfuros, de las cuales se obtienen productos tales cátodos de cobre, para el caso de los óxidos y concentrado de cobre para el caso de los sulfuros. A continuación se muestra un diagrama donde se muestra el procedimiento de extracción del cobre a partir de los óxidos de cobre (Figura Nº 3).

Fig. Nº3: Diagrama de tratamiento de óxidos en Minera Mantos Blancos.

PLANTA DE TRATAMIENTO DE MINERALES OXIDADOSChancado y aglomeración

El mineral proveniente de mina es reducido en un chancador primario Allis-Challmer de 36” y 42” x 65”. Este producto es enviado por correas transportadoras a la planta de chancado fino de óxidos donde el material es reducido de tamaño.

El proceso de aglomeración tiene por objetivo aumentar la velocidad de cinética de reacción y además aglomerar partículas muy finas. Este proceso se realiza en dos tambores paralelos donde el producto contiene alrededor del 13% de humedad, estos tambores tienen una velocidad de agitación de 6,4 r.p.m., con un ángulo de inclinación de 5º, sus dimensiones son de 8,2 m de largo y 2,7 m de diámetro.

La etapa de aglomeración está diseñada para tratar 4.000.000 toneladas secas por año de mineral, con un contenido promedio de cobre soluble de 0,87%.

El proceso de aglomeración utiliza ácido sulfúrico fresco y refino, para proporcionar la humedad requerida al mineral de lixiviación que entra a las bateas.

Minera Mantos Blancos presenta una ley de corte de 0,26% CuS, donde se tiene pruebas metalúrgicas tales como la realización de pruebas metalúrgicas en columnas y pruebas en pilas piloto.

Figura Nº 4: Pilas de lixiviación, sistema de riego, por aspersión, además se observan la distribución de estas pilas.

FIGURA N° 5: Diseño de la Planta de chancado secundario, en que se tratan los minerales proveniente del chancado primario.

EXTRACCIÓN POR SOLVENTES (SX)Las soluciones lixiviantes cargadas con cobre que vienen de la

operación de lixiviación en batea, contienen cantidades importantes de sólidos finos. Estos sólidos deben de removerse antes de la etapa de extracción por solventes.

Se han incluido dos reactores clarificadores Eimco de 4,8 m de alto y diámetro de 15 m, para poder controlar el contenido de sólidos de la alimentación que va a extracción por solventes. Estos equipos están disecados para controlar el contenido de sólidos cuando hay condiciones de sólidos v finos variables.

La reparación del flujo hacia los equipos es realizada uniformemente, el flujo máximo que puede tratar es de 600 m3 /h cada uno.

En función de la densidad de la pulpa en la zona de reacción, se descartan los sólidos sedimentados en los clarificadores, la densidad de la pulpa dentro de la zona se mantiene desde 10 a 30 g.p.l. El mayor flujo relativo de decantados que es recirculado atrapa los sólidos variables contenidos en los flujos que ingresan. Una opción para ayudar a la operación es la adición de una pequeña dosis de floculante en la tubería de entrada. Esto es antes que se bifurque la línea de PLS que alimenta a los clarificadores. La zona de reacción cuenta con un agitador de velocidad variable que permite diferentes grados de agitación de la pulpa.

La adición de floculante del tipo Magnafloc 351 y descarte de decantados se realiza a través de control automático.

En esta operación de extracción por solventes, la solución rica en cobre que viene de la lixiviación se contacta en contracorriente e íntimamente con una oxima aromática disuelta en kerosene de alto punto de inflamación, adecuado para la extracción por solventes. Esta operación se realiza en un equipo de gran tamaño llamado “mezclador-decantador”.

En la etapa inicial de mezcla existe una transferencia de masa selectiva de cobre desde la fase acuosa (PLS), a la fase orgánica (oxima aromática + kerosene) aquí se produce la extracción del cobre desde PLS.

El sentido de la reacción química se puede invertir mediante el contacto de la fase orgánica, con una solución fuerte de ácido sulfúrico. Con ese fin el cobre es descargado o re-extraído de la fase orgánica al mezclarse con el electrolito pobre de la nave de electro-obtención. El cobre es transferido nuevamente hacia la fase acuosa obteniéndose un electrolito rico que es la alimentación pura al proceso de electro-obtención.

·Extracción:CuSO + 2RH == R Cu + H SO 4 2 2 4CuCl + 2RH == R Cu + HCl 2 2

·Re-extraction:R Cu + H SO == CuSO + 2RH 2 2 4 4R: Representa al extractante

ELECTROOBTENCION (EW)En la etapa de purificación y recuperación. El electrolito rico que

proviene del circuito de extracción por solventes alimenta al circuito de electro-obtención.

La reacción de electro-obtención es realizada en celdas electrolíticas altamente resistentes al ácido, construidas de concreto y contiene múltiplos pares de ánodos constituidos por una plancha laminada de aleación de plomo, calcio y estaño, los cátodos están constituidos de una lámina de acero inoxidable. Existe un ánodo más que cátodos, para depositar el cobre uniformemente por ambos lados del cátodo.

La evolución de oxígeno en la superficie del ánodo genera una neblina ácida altamente corrosiva y nociva en la parte superior de las celdas, para minimizar esto, se ponen múltiples cepas de bolitas de polipropileno sobre la superficie de la celda de electro-obtención para estimular la coalescencia de las pequeñas gotas del electrolito. Otro problema asociado a la liberación de oxígeno es el desprendimiento de escamas de óxido de plomo, que se depositan en el fondo de la celda, por esto se realiza una detención periódica y limpieza total de la celda para minimizar la contaminación del producto final de cobre con plomo.

El cobre se deposita sobre los cátodos permanentes en un ciclo nominal de 7 días. Al final del ciclo de depositación, los cátodos se retiran de la celda, de 19 por vez, y se envían a la máquina lavadora y despegadora de cátodos. En la etapa de lavado los depósitos de cobre son lavados con agua caliente para remover algún remanente de electrolito u otro contaminante que pueda adherirse a la superficie del cobre. Posteriormente los depósitos de cobre se remueven mecánicamente de los cátodos permanentes, mediante operación de despegue, estos depósitos se apilan, pesan y enzunchan. La lámina madre se devuelve a las celdas de electro-obtención para un nuevo ciclo de depositación de cobre. Los cátodos obtenidos de este proceso tienen una pureza de 99,99% de cobre.

FIGURA Nº6: Vista de la preparación del terreno para recoger las soluciones lixiviadas, y pilas de lixiviación, dump leach, en la cual se observan las soluciones lixiviadas.

FIGURA Nº7: Vista de la Nave de Electroobtención, EW

Minera Gaby

Minera Gaby pertenece a una filial de CODELCO e incluye los proyectos Gaby Sur, Opache y San Antonio.

I.- Ubicación y acceso

La faena se encuentra ubicada aproximadamente a 120 km al Sur de la ciudad de Calama y a 203 km al Este de Antofagasta en la comuna de Sierra Gorda y a 2.660 m.s.n.m, específicamente en el sector denominado Pampa Elvira. (Figura Nº 8).

Figura Nº 8: Mapa de ubicación y acceso, Minera Gaby en circulo rojo.

II.- Geología del yacimiento

Dentro de las principales litologías del yacimiento, tenemos, metavolcanitas, granodioritas, pórfido dioritico, filones microdioriticos, pórfido Crowed, el cual es uno de los principales responsables de la mineralización, pórfido Gaby, brechas hidrotermales y brechas ígneas.

Dentro del complejo intrusivo Gaby se describen los siguientes tipos litológicos:

Pórfido Tonal tico Crowded: Presenta una textura equigranular porfídica con fenocristales inmersos en una matriz afanitica gruesa

Brechas: Roca de textura brechosa, formada por fragmentos de roca, donde la granodiorita hospedante, incluidos en una matriz fina.

N

Pórfido Gaby: Cuerpos filonianos que presentan una composición tonalitica y textura inequigranular.

Gravas: Esta cubre por completo al yacimiento Gaby.

Por otra parte los recursos que se han estimado solo de minerales oxidados es de 717.000 millones de toneladas con una ley de 0.39% CuT y 0.26% CuS; la ley media de minera Gaby es de 0.41%.

III.- Alteraciones

En cuanto a las alteraciones presentes en el yacimiento tenemos, la biotita secundaria, y arcillas con sericita a lo largo de toda la columna en el sector norte del yacimiento.

Lo que se muestra a continuación son las distintas alteraciones presentes en el yacimiento. Tal como se muestra;

Potásica: Las rocas del yacimiento presentan alteración potásica, caracterizada por biotitización dominante, donde se reemplazan la mayoría de los minerales maficos.. Esta presenta una gran distribución en el yacimiento Gaby.

Sericitica: La sericitización es moderada a intensa y afecta en gran medida a las rocas de la parte oeste del yacimiento.

Silicificación y cloritización: Escasa presencia en el yacimiento. Solo se presenta como reemplazo e impregnaciones de la roca en los minerales.

Propilitica: Su presencia en el yacimiento se caracteriza principalmente por la ocurrencia de clorita y trazas de epidota, las que reemplazan a máficos y félsicos de las rocas intrusivas.

IV.- Mineralización

La mineralización primaria corresponde a calcopirita y pirita, y la secundaria a crisocola principalmente, además de atacamita y óxidos negros.

V.- Explotación en Minera Gaby

El proyecto extraerá y procesará alrededor de 602 millones de toneladas de mineral oxidado de cobre durante un periodo de 15 años produciendo cátodos de cobre de alta pureza (99.9% de cobre). La explotación se efectuara a rajo abierto. La operación de la mina consiste en perforación, tronadura, carguío, transporte, movimiento de tierra y chancado primario, para tales operaciones minera Gaby utilizará los siguientes equipos principales: Perforadora eléctrica Bucyrus 49HR, perforadora diesel Bucyrus 39HR, pala Bucyrus 495HR, cargador frontal Letorno L1850 y camiones autónomos Komatsu 930E. El mineral extraído de la mina a rajo abierto es transportado por

camiones de 300 ton de capacidad hasta la plataforma de recepción de mineral grueso, desde la zona de control se activa un semáforo indicando al camión que se aproxime a la posición de descarga que este libre, posteriormente uno de los 2 semáforos de la plataforma activa la luz verde indicando al camión que puede descargar el mineral en el buzón de recepción de mineral grueso de capacidad de 600 ton vivas de mineral, en ese momento se activa el sistema de abatimiento de polvo, que consiste en la dispersión de una neblina húmeda sobre el buzón.

VI.- Procesos Metalúrgicos

La producción por unidad de cobre fino en cátodos es de 150 mil toneladas por año, estos cátodos tienen una pureza de 99.9% de cobre y se obtienen mediante los procesos de chancado, acidificación, lixiviación en pilas, extracción por solventes y electro-obtención.

Si hay rocas de tamaño excesivo o se ha formado un puente, el pica-rocas es el encargado de reducir el tamaño de estos bloques. El mineral es descargado y triturado por el chancador primario, instalado en un edificio de concreto de 33 mt de altura, este chancador es del tipo giratorio y esta diseñado para procesar un flujo de 7846 ton/hr, el buzón regulador descarga el mineral chancado sobre el alimentador de descarga del chancador primario, este alimentador es de velocidad variable, controlada por el nivel al interior del buzón regulador y cuenta en su descarga con un electroimán y sistema de abatimiento de polvo, el alimentador de descarga entrega el mineral sobre la correa de alimentación que descarga en el sector de acopio de mineral grueso de capacidad de 56 mil ton vivas para abastecer a la planta y al proceso siguiente.

La planta fue diseñada y construida por Bateman, cuenta con dos trenes, A y B, cada uno cuenta con 2 etapas de extracción, 2 etapas de re extracción y dos etapas de lavado, además cada etapa cuenta con su propio estanque de orgánico cargado.

La planta está diseñada para procesar un flujo de PLS de 1750 m3/hora por tren con una concentración de 6,6 gr/lt de cobre. La eficiencia de extracción de la planta es de 78%, produciendo 411 toneladas de cobre fino por día.

Una vez que el mineral enfrenta las etapas del chancado es conducido mediante correas transportadoras a dos tambores rotatorios y de acondicionamiento, con ácido sulfúrico y agua (aglomeradores). Finalmente, y mediante un puente apilador, se procede al carguío de las pilas del mineral.

Desde la laguna de refino se impulsan soluciones ácidas de las pilas de lixiviación. Dichas pilas, a través de un sistema especial de cañerías, válvulas, mangueras y goteros son ubicados generando una solución en cobre denominada PLS. La solución de PLS es enviada al proceso de extracción por solvente (SX) donde se contacta con solución orgánica altamente selectiva al

cobre lo que permite obtener un electrolito altamente puro y concentrado en cobre. En materia de tecnologías de lixiviación, la compañía está realizando una ingeniería básica en los botaderos, donde se espera que para el próximo año, se implemente un servicio de lixiviación secundaria. “En paralelo, se implementará la lixiviación en pilas en los botaderos con mineral ROM”.

En la planta de electro-obtención (EW) se obtienen cátodos de cobre por medio de un proceso electroquímico a partir de una solución rica en cobre proveniente de la extracción por solventes. (Figura Nº 9).

Figura Nº 9: Diagrama de flujo de funcionamiento desde que se extrae la tonelada hasta que el material se transforma en un cátodo de cobre.

Figura Nº 10: Se observa correa transportadora y stock pile (cono invertido).

Minera Lomas Bayas

Minera Lomas Bayas pertenece sus mayores capitales a Xstrata siendo una de las mineras de más baja ley en Chile caracterizándose por su alta eficiencia y bajos costos.

I.- Ubicación y acceso

La faena se encuentra ubicada aproximadamente a 110 km al Noreste de la ciudad de Antofagasta. (Figura Nº 11).

Figura Nº 11: Mapa ubicación y acceso de Minera Lomas Bayas.

II.- Geología del yacimiento

En Lomas Bayas han sido caracterizados 9 eventos geológicos (Tabla 1), los cuales están relacionados estrechamente con la mineralización hipógena de Cu, tipos de vetillas y alteraciones principales potásicas, cuarzo-sericita y Clorítica, asociadas a eventos pre, intra y post Pórfido Lomas, con sobreimposición de procesos desde el Cretácico superior al Paleoceno (78 a 64 Ma).

El marco estructural existente en Lomas Bayas juega un rol fundamental en el emplazamiento de los cuerpos intrusivos, eventos hidrotermales de Brechas e incluso en el desarrollo de la mineralización supérgena. Las evidencias indican períodos de fuertes reactivaciones y control sobre el emplazamiento de los cuerpos intrusivos, alteraciones y brechas hidrotermales, e incluso en el desarrollo de la mineralización supérgena (depositación de chalcantita, antlerita, brocantita, malaquita, crisocola y Wad). Sistemas de fallas subverticales de orientación NNE a ENE y EW a WNW son los principales sistemas del yacimiento, con fuerte desarrollo de fracturas conjugadas y subparalelas, localmente con intenso cizallamiento. Estructuras de bajo ángulo son comunes como sistemas conjugados a las estructuras principales, que permiten el desarrollo de zonas mineralizadas a través de ellas (Olivares, 1997). La intersección de los sistemas subverticales principales es el ambiente propicio para el emplazamiento de cuerpos de brechas, que a su vez estarían claramente relacionadas a la ocurrencia de mineralización hipógena.

Este Yacimiento es de tipo porfídico y en forma de brecha hidrotermal de aproximadamente 65 Ma.

Unidades: la principal el pórfido de lomas bayas de aprox. 61 Ma.

- Bajas leyes de Cu-Mo con anomalías de Au-Ag.

- Brechas hidrotermales y magmáticas.

- Zona de oxidación de aproximadamente 150 metros, donde encontramos brocantitas, antleritas y sulfatos con calcantitas.

- Zona mixta de aproximadamente 100 metros, bajos contenidos de oxidos y aumenta presencia de súlfuros primarios asociados a vetas y algo de sulfuros secundarios con contenidos de calcosina y covelina.

- Tercera zona: Enriquecimiento secundario especialmente en brechas.

- Cobre promedio = 0, 26 %

- Ley de cobre de 0 a 0.05 es esteril ( color azul)

- RUN ( run of mine), directo de la mina sin pasar por chancado ( verde)

- 0,05- 0,16 de Cu recuperado RCuHMaterial de Hit es material de 0,16 y mayores porcentajes de cobre recuperado.

III.- Alteración hidrotermal y mineralización

Las alteraciones presentes en el yacimiento y la mineralización se encuentran relacionadas con un batolito de fines del Cretácicoo a principios del Terciario que se introduce a rocas volcánicas intermedias. En el sector de Lomas Bayas, el batolito granodiorita está formado por un complejo pórfido típico que contiene una mineralización de pórfido, que consiste en zonas potásicas, sericiticas y cuarzo-turmalinas. La mineralización de Lomas Bayas se obtuvo de movilizaciones secuenciales y redepositaciones de calcocina en forma de planicies, generalmente en sistemas fracturados. La calcocina fue oxidada “in situ” a sulfatos de cobre (anterita, brochantita) y atacamita.

IV.- Procesos Metalúrgicos

Para el mineral de alta ley se consideran 3 etapas de chancado; primario, secundario y terciario. Así, el mineral de alta proveniente de la mina es depositado en la tolva de alimentación del chancador primario (Allis Chalmers 74” x 54”), donde es conminuído a un promedio de 6”, desde donde es transportado por las correas CT-1 y CT-2 al acopio de material grueso (stock pile), con capacidad de 8.000 toneladas.

El área de chancado fino se compone de un chancador secundario Simmond y dos terciarios MP1000, los que operan en circuitos abiertos con los harneros secundario y terciario. El mineral proveniente del stock pile es descargado a través de la correa CT-5 en el harnero secundario, el sobre tamaño de éste alimenta al chancador secundario y el bajo tamaño alimenta al harnero finos. En el harnero finos el mineral nuevamente es clasificado obteniéndose como productos un mineral pasante que constituye parte del producto final y el sobre tamaño que es enviado junto con el producto del chancador secundario (6 cm) a una tolva de 500 toneladas de capacidad que alimenta dos líneas de chancado terciario.

Cada línea terciaria posee un harnero terciario que clasifica el mineral, descargando el bajo tamaño como producto final y el sobre tamaño como alimentación al chancador terciario, el producto del chancador terciario (1,4 cm) descarga sobre las correa CT- 9, la que transfiere la carga a la correa CT-10 la que a su vez alimenta la última correa de este circuito, la correa overland CT-11 dirigida apilamiento.

Figura.N°12: Diagrama general del proceso Lomas Bayas.

Aglomeración del Mineral

El material proveniente de la correa CT-10, pasa a la correa CT-11, con una humedad cercana al 4% producto de la adición de agua para suprimir la emisión de polvo, y como humectante en el proceso de chancado.

Previamente al apilamiento, el mineral sobre la correa CT-11 pasa por el “Laurel System”,que consiste en una serie de correas sucesivas en forma de cascada donde se adiciona ácidos sulfúrico a una razón de 7 – 10 kg de ácido por tonelada de mineral, para curar el material. El sistema de “cascada” contribuye a la distribución homogénea del ácido y a la aglomeración de las partículas finas, con una humedad final de 5 – 6%. Una vez que el mineral pasa por este sistema es llevado a apilamiento. Así se cierra el proceso de preparación para comenzar con la lixiviación.

Lixiviación HEAP

El proceso de lixiviación de CMXLB, está diseñado para lograr una producción de cobre en solución cercano a las 65,000 toneladas por año.

La lixiviación HEAP es llevada a cabo en pilas permanentes, que ocupan cerca de 1.657.500 m2 de superficie de suelo, y donde el mineral es lixiviado en pisos de 7m de altura. Cada pila está compuesta por 20 módulos, donde cada módulo contiene 42.000 toneladas de mineral apilado en un área de 84 x 42 m2.

El actual sistema de riego del mineral HEAP es de goteo, a una tasa de riego de 7.0L/hr/m2.

El ciclo de lixiviación del mineral HEAP varía entre 70 – 90 días de riego continuo, con una recuperación promedio del 80 – 83% de CuS. Las recuperaciones se calculan por día, usando para el cálculo el cobre residual contenido en los ripios.

Lixiviación ROM

La lixiviación ROM se lleva a cabo en una pila permanente de gran tamaño, que ocupa cerca de 2.316.500 m2 de superficie de suelo, y donde el mineral es lixiviado en pisos de 7m de altura, con una altura final de 110m. Esta pila es alimentada por material proveniente directamente de la mina por los mismos camiones que mueven el mineral dentro de la mina a una razón de 65.000 ton/día.

El ciclo de lixiviación ROM consiste en 60 días de riego continuo, y el sistema utilizado es el de goteo, a una tasa de riego que varía entre 8 – 10 L/hr/m2, produciendo cerca de 2.200 m3/hr. de solución rica en Cu.

Análisis Unidad PLS ROM PLS Heap RF ROM RF Heap

Cu+2 g/l 1.1 2.6 0.8 0.4

H2SO4 g/l < 1.0 < 0.5 4.5 6.0

Fe total g/l 1.5 1.5 1.5 1.5

Cl- g/l 10 10 10 10

NO3 g/l 22 22 22 22

PH pH 1.9 2.0 1.3 1.2

Orgánico (arrastres) ppm 15-30

Sólidos en suspensión ppm < 5 -< 5 - -

Densidad (15°C) g/cc 1.2 1.2 1.2 1.2

Temperatura (Max-Mín) °C 20 – 15 20 – 15 20-15 20 – 15

Viscosidad (20°C) c-Poise 2.8 2.8 2.8 2.8

Tabla 1. Características de las soluciones de lixiviación.

Extracción por solventes (SX).

Actualmente, el circuito SX opera bajo una configuración de circuitos independientes, circuito Heap y circuito ROM; el circuito Heap contempla una configuración de E1 y E3 en serie y E2 en paralelo; el circuito ROM está constituido por E4 y E5 en paralelo, con una etapa de reextracción (S) y una etapa de lavado de orgánico (W).

La planta SX-EW tiene una capacidad de diseño de 65.000 ton/año de cátodos de cobre grado A anuales, sin embargo, se contempla una expansión que llevará la capacidad a 75.000 ton/año.

El solvente utilizado es el Shell 2046AR, que contiene un 18% de aromáticos y un punto de inflamación de 84°C. Es de procedencia argentina y lo distribuye Oxiquim S.A.

El extractante empleado en el proceso, es una nonilcetoxima pura de Cognis conocido comercialmente como LIX 84-IC. La concentración del extractante en el orgánico de la planta SX es de 20% v/v.

Los flujos nominales de operación en el circuito Heap es de 2,100 m3/h de PLS para el circuito (E1-E3 y E2) y 2200 m3/h de PLS ROM para la etapa E4-E5. El flujo de orgánico es de 1100 m3/h para todo el circuito. Los tiempos de residencia en el mezclado para estos flujos son de aproximadamente 9.6 minutos por cada mezclador decantador.

Los productos de las etapas de extracción son el Refino y el Orgánico Cargado. El refino abandona la extracción por gravedad y se conduce a las piscinas de Refino Heap y Refino ROM, ubicadas a una cota inferior al plano de la planta SX. Las piscinas de Refino tienen una capacidad de almacenamiento de 5.500 m3.cada una. El orgánico cargado es conducido a dos coalescedores industriales Baker Huges que operan en paralelo con una capacidad de 600 m3/h cada uno.

Los coalescedores descargan el orgánico a un estanque de FRP de 280 m3desde donde el orgánico es bombeado a la etapa de lavado. El lavado se realiza utilizando agua desmineralizada acidificada con H2SO4concentrado y/o electrolito purgado. La Reextracción recibe el orgánico cargado desde la etapa de lavado con una concentración aproximada de 8.5.0 g/l Cu+2. El orgánico descargado abandona la etapa con 1.3 g/l de Cu+2, resultando la transferencia neta relativa de 0.285 g/l de Cu+2 por unidad de % v/v de extractante.

Electro-Obtención (EW).

El proceso de electro - obtención corresponde al diseño convencional de cátodos permanentes, con máquina automática lavadora, despegadora y que muestrea, enzuncha y pesa el producto final. La capacidad de la máquina despegadora es de 300 placas por hora.

El proceso se desarrolla en 180 celdas de hormigón polimérico agrupadas en 2 circuitos independientes de 90 celdas cada uno. La capacidad de cada celda es de 60 cátodos con aproximadamente 2 m2 de superficie depósito cada uno. El peso del depósito varía entre 75 y 85 Kg de Cu por cátodo. El flujo de electrolito alimentado por celda es de 17,2 m3/h y la tasa de flujo específico es de 4,8 l/min./cátodo. La densidad de corriente de diseño alcanza el valor de 320 amp/m2 y la densidad nominal de trabajo es de 290 A/m2.

La planta cuenta con 4 rectificadores, 2 por circuito. La capacidad nominal de cada uno es de 22.000 amperes con un consumo de 4.752 KW. Además existen 2 grupos generadores electrógenos para abastecer el mínimo necesario (500 amperes/circuito) en los casos de corte de energía.

Existen 2 puentes grúas con capacidad de 7.5 ton cada uno con comandos remoto para realizar las operaciones de siembra y cosecha de cátodos.

Ítem Unidad Valor

Densidad de corriente Amp/m2 290

Eficiencia de corriente % 95 - 96

Flujo de electrolito por celda m3/h 17,2

Ciclo de cosecha días 6

Peso Cu deposito/cátodo Kg 80 - 85

Cantidad de cátodos por paquete Placas 31

Peso aproximado paquete Kg 2.500

Tabla 2. Características generales de electro-obtención.

Conclusión

Con respecto a los procesos de recuperación de cobre, estos procesos en las diferentes mineras visitadas son semejantes tanto en la extracción por solvente como en electro-obtención. La mayor variante corresponde al proceso de lixiviación correspondiente a la lixiviación en batea que se observó en La Minera Mantos Blancos. En general en las otras dos visitas los procesos son diferentes, pero sólo a escala de planta.

Por otra parte la Geometalúrgia es una disciplina que está en vías de desarrollo para ambas mineras visitadas y que se hace cada vez der mayor interés.

Con respecto a los Procesos de explotación y producción, si bien es cierto estas tres mineras son a rajo abierto, cada una tendrá sus propios métodos y procesos metalúrgicos, lo cual la hace característica y distintiva de otra.

Referencias

Apuntes de Asignatura Geología de Minas 2, Hidrometalúrgia. Profesor,

Víctor Conejeros T.

Coloquio de Operadores de Plantas Hidrometalúrgicas de Cobre

(Ubicación Biblioteca UCN).

Apuntes inéditos tomados en visitas a cada minera.

http://www.xstratacopper.com/lomasbayas

http://www.uantof.cl/cobre