planta ecsa

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Escuela Politécnica Nacional

Planta Procesadora de Concentrado de Cobre

Carolina Campos

Alejandra Erazo Soria

Diego Navarrete Cruz

José Navas Vásconez

PLANTA PROCESADORA DE CONCENTRADO DE COBRE

Contenido

1. Generalidades.................................................................................................................................3

2. Ingeniería Conceptual.....................................................................................................................4

2.1. Definición del producto..........................................................................................................4

2.2. Capacidad y localización de la planta......................................................................................5

2.3. Caracterización de materias primas e insumos.......................................................................7

2.3.1. Materia Prima.................................................................................................................7

2.3.2 Insumos...........................................................................................................................8

2.4. Análisis de las alternativas tecnológicas.................................................................................8

Análisis de la Alternativa Tecnológica.............................................................................................9

2.5. Identificación y descripción de los servicios industriales........................................................9

3. Definición Básica del Producto.....................................................................................................10

3.1. Introducción..........................................................................................................................10

3.1.1. Descripción del alcance del proyecto............................................................................10

3.1.2. Estándares y normas técnicas nacionales e internacionales a utilizar.........................10

3.1.3. Sistemas de unidades a utilizar.....................................................................................11

3.1.4. Balance de masa y energía............................................................................................11

3.2. Diseño del proceso tecnológico............................................................................................11

3.2.1. Diagrama de bloques (BFD)...........................................................................................11

3.2.2. Diagrama de flujo (PFD)................................................................................................11

3.3. Diseño básico de la planta....................................................................................................13

1

3.3.1. Lista de equipos en cada área.......................................................................................13

3.3.2. Consideraciones de diseño y/o selección de equipos...................................................13

3.3.3. Hojas de especificaciones técnicas de los equipos........................................................13

3.3.4. Distribución en planta del área de producción.............................................................23

3.3.5. Diagrama de Gantt........................................................................................................23

3.4. Análisis de Factibilidad Económica.......................................................................................23

Resultados del análisis de sensibilidad.........................................................................................32

Conclusión:...................................................................................................................................32

4. Anexos........................................................................................................................................33

4.1. Caracterización del mineral..................................................................................................33

4.1.1. Análisis granulométrico................................................................................................33

4.1.2 Análisis Mineralógico....................................................................................................35

4.1.3 Análisis Químico............................................................................................................36

4.1.4 Ensayo de Fusión..........................................................................................................38

4.2. Balance de Masa.......................................................................................................................38

4.3. Balance de Energía................................................................................................................47

4.4. Diseño de Equipos................................................................................................................52

Celda para la Flotación de Colección............................................................................................52

Celda para la Flotación Selectiva..................................................................................................54

Celda para la Flotación de Afino...................................................................................................56

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1. Generalidades

Los yacimientos de cobre en todo el mundo son grandes depósitos de mineral que tienen calcopirita que se halla incrustado en la roca que fluctúa entre el 0,6% y 1% de cobre que equivale de 6-10 Kg/Tm.

Figura 1.Cantidad de cobre que se encuentra en la roca

EcuaCorriente S.A. tiene más de 10 años explorando yacimientos de cobre en el Ecuador. Durante este tiempo ha invertido más de 80 millones de dólares, bajo la figura de alto riesgo, pues una concesión minera tiene apenas una posibilidad en mil de convertirse en una mina explotable.

El Proyecto Minero de Gran Escala a Cielo Abierto “Mirador”, operará en la Cordillera del Cóndor en la Provincia de Zamora Chinchipe, un área con alta biodiversidad única y cuencas hidrológicas. Éste comprende 6 concesiones mineras con una superficie de 9928 ha.

El contrato para el proyecto extractivista fue firmado el 5 de marzo de 2012 por el Ministerio de Recursos No Renovables del Ecuador con la empresa china Ecuacorrientes (ECSA), por un plazo de 25 años (60 años extensibles).

Para la extracción de cobre, oro y plata en Mirador, se prevé el uso de químicos peligrosos y metales pesados altamente tóxicos, realizar un tajo de 1,25 km de profundidad, usar 140 litros de agua de los ríos por segundo para tratamiento químico de las rocas y otros abastecimientos; extraer 60 mil toneladas de piedra por día y consumir 30,6 MW de energía eléctrica.

Según los datos del Mirador el porcentaje de Cu es del 0,62% como lo indica la figura 2.

Figura 2. Cantidad de cobre que se encuentra en la roca del Mirador

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Se conoce que 20 camiones de capacidad normal cargarán 600 toneladas de concentrado de cobre, los camiones recorrerán los 418Km que separan a la mina del puerto Cobre en la provincia de El Oro, donde compradores de todo el mundo irán hasta Puerto Cobre a comprar el concentrado.

ECSA, para extraer los minerales del Proyecto Minero Mirador, realizará un tajo de 1.25 km de profundidad. Para ello, ECSA extraerá 60.000 toneladas de piedra por día. En 17 años, la mina generará 144 millones de toneladas de desechos de roca. Al final de la vida productiva de la mina, se espera recuperar un total de 2.208 millones de libras de cobre y 535.500 onzas de oro.

Figura 3. Esquema de la planta de ECSA.

2. Ingeniería Conceptual

2.1. Definición del producto

El diseño de la presente planta es para la producción de un concentrado de cobre, a partir de un mineral proveniente de un yacimiento ubicado en la parroquia rural Tundayme, parte del proyecto Mirador, del cantón El Pangui, en Zamora Chinchipe.

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2.2. Capacidad y localización de la planta

Capacidad de la Planta:La capacidad de la planta es de 1000 toneladas métricas por día de procesamiento. La planta se encontrará localizada en la región oriental, provincia de Zamora-Chinchipe (Error: Referencesource not found).

Localización de la Planta:

Macrolocalización: Ecuador, Oriente, Zamora Chinchipe.

Figura 4. Mapa de Ecuador - Provincia de Zamora Chinchipe

Microlocalización: Provincia Zamora Chinchipe, Cantón El Pangui.

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Figura 5. Imagen Capturada por Google Maps – Cantón El Pangui.

La planta estará ubicada junto a la mina de explotación a cielo abierto, con la justificación de los siguientes parámetros:

Disponibilidad de materia prima. El mineral llegará por medio de camiones con rocas de aproximadamente 60 cm de diámetro, desde la mina junto a la planta.

Fuerza laboral. A pesar de la ubicación de la planta, se podrá contar con mano de obra calificada porque este es un proyecto de interés nacional. Los diferentes operarios serán contratados, de preferencia a las personas propias del sector, a las cuales mediante cursos y charlas se las instruirá para el correcto funcionamiento de los equipos y por ende del proceso de la planta.

Clima. El clima de Tundayme es típico de la región oriental del Ecuador, con temperaturas medias de 23 °C y 12 días de lluvia por mes (un día de lluvia se define como aquel que acumula más de 1 mm en las últimas 24 horas).

Facilidades de transporte. Parte integral de la explotación de la mina por parte de la compañía ECSA compromete en proveer facilidades de transporte y/o alojamiento a las personas que trabajen en este proyecto minero.

Suministro de servicios básicos. El sector contará con generadores propios de energía, y sistemas de purificación de agua.

Eliminación de desechos. La empresa contará con escombreras, en donde se colocará al material inerte, y una piscina de desechos (relaves) donde se descargarán los residuos resultantes de la producción del concentrado de cobre.

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2.3. Caracterización de materias primas e insumos

2.3.1. Materia Prima

Mineral

Se procesarán1000 ton/día de mineral, para los procesos de reducción de tamaño y flotación para la producción de un concentrado de cobre. En la Tabla 1 se encuentra el análisis mineralógico realizado en el Departamento de Metalurgia empleando la técnica de Difracción de Rayos X.

Tabla 1. Análisis mineralógico empleando la técnica de Difracción de rayos X.

Mineral Fórmula %

Cuarzo SiO4 35

Ortoclase KAlSi3O8 18

PlagioClasa (Na,Ca)(Si,Al)3O8 24

Muscovita KAl2(AlSi3O10)(F,OH)2 4

Caolinita Al2 Si2O5(OH)4 3

Calcita CaCO3 3

Anhidrita CaSO4 8

Clinocloro(Mg,Fe2+)5Al((OH)8/

AlSi3+O10)4

Pirita FeS2 1

Debido a que la presencia de Calcopirita (CuFeS2) es inferior al 1%, y la presencia de oro y plata no se puede constatar con el análisis mineralógico, se requiere de análisis químicos para constatar la presencia de los mismos en el mineral.

El análisis químico fue realizado mediante la técnica de absorción atómica previa la disgregación ácida de la muestra (ver Anexos). Los resultados que se obtiene de dicha experimentación son los siguientes:

Tabla 2. Resultados de absorción Atómica

Elemento Lectura (g/Ton de mineral)

Cobre 2340Hierro 19730

Oro 0.27

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Siendo entonces el cobre nuestro principal producto, en la planta de producción se obtendrá un total de 2340 g de cobre/Ton de mineral procesado y un total de 0.27 g de oro/Ton de mineral.

2.3.2 Insumos

Dentro del proceso de producción se utilizaran los siguientes insumos:

Amilxantato de Potasio

Se utilizará como colector de pirita en el proceso de flotación

Aerofloat

Es un colector de oro, cobre y plata en la flotación.

Cal

Se requiere agregar cal para mantener las flotaciones con un pH entre 10 y 11.

Aceite de pino

Espumante empleado en la flotación.

2.4. Análisis de las alternativas tecnológicas

El análisis de la alternativas tecnológica para el procesamiento del mineral de ECSA se ha realizado con base en el proceso que se sigue en dicha mina, el mismo que se describe a continuación.

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Mineral proveniente de la mina de ECSA

Operaciones de reducción de tamaño y clasificación

Clasificación

Acondicionamiento

Flotación

Residuo

Concentrado

Bulk

El material se obtiene por explotación a cielo abierto y después se transporta en camiones hacia la plata de tratamiento. Las operaciones unitarias que sigue el material siguen el orden que se describe.

1. Trituración Primaria: Realizada por trituradoras giratorias con lo cual se logra moler el mineral, el mismo que pasa a una zaranda de abertura de 2 in. El producto que pasa la zaranda se envía directamente a molienda, por su parte el que se recoge en la zaranda pasa a una segunda trituración.

2. Trituración Secundaria: El material con un tamaño mayor a 2 in se envía a un set de trituradoras de mandíbulas, de las cuales se obtiene un producto con un tamaño de 5 in, el mismo que se envía a una trituradora de cono con la cual se logra tener el producto al tamaño deseado, en este caso 2in. Los productos obtenidos por trituración primaria y secundaria se unen y son enviados al proceso de molienda.

3. Molienda: Realizada en dos tipos de molinos ubicados en dos etapas, la primera utiliza un molino de barras y la segunda uno de bolas. Se justifica el uso de los dos tipos de molinos debido a los costos de operación. Las condiciones de operación para el molino de bolas supone tener 300% de carga circulante.

4. Clasificación: Realizada por un hidrociclón, el mineral se trasporta por medio de bombas y se clasifica. El underflow regresa al molino mientras que el overflow se envía a la siguiente operación.

5. Flotación Colectiva: el mineral se somete a una flotación colectiva con agitación con la finalidad de lograr poner en contacto la pulpa con los reactivos de flotación. Los reactivos que se utilizan son: cal, para regular el pH a 11, a fin de poner trabajar con sulfuros; aerofloat, colector de oro, plata y cobre y KAX (Amilxantato de Potasio) como colector de pirita. Como resultado de este proceso se obtiene un concentrado de cobre con hierro y metales preciosos, por lo tanto es necesario realizar una segunda flotación.

6. Flotación selectiva: Se realiza con la finalidad de eliminar la parte de mineral que contenga hierro y obtener el concentrado de cobre y metales preciosos. Los reactivos que se utilizan son: aerofloat, aceite de pino y cal (para regular el pH a 11)

Análisis de la Alternativa Tecnológica

De acuerdo a lo descrito anteriormente, el proceso es totalmente realizable dentro de la planta ya que los equipos, la tecnología, insumos y servicios industriales que se necesitan son exequibles ya sea dentro del mercado local o por importaciones.

2.5. Identificación y descripción de los servicios industriales

Agua

Se requiere agua que será tratada y recirculada para los diferentes procesos de la planta (molienda y flotación)

Energía Eléctrica

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Los equipos de molienda deben ser conectados a corriente para su funcionamiento.

3. Definición Básica del Producto

3.1. Introducción

3.1.1. Descripción del alcance del proyecto

La finalidad de este proyecto es el diseño de una planta para la producción de un concentrado de cobre al 18%, con una capacidad de procesamiento de 10000 TON/día de mineral, localizada en la parroquia rural Tundayme, parte del proyecto Mirador, del cantón El Pangui, en Zamora Chinchipe..

El estudio abarca en primer lugar una fase preliminar de ingeniería conceptual, se caracteriza la materia prima, los servicios industriales y se realiza el análisis de las alternativas tecnológicas. La materia prima necesaria es el mineral proveniente de la explotación concesionada a la empresa ECSA, dichos mineral al ser tratados bajo la alternativa tecnológica escogida se obtiene un concentrado de cobre de 18% en peso. Dentro de los insumos requeridos se tiene aerofloat, cal, aceite de pino, KAX y tanino. Los servicios industriales necesarios son agua y energía eléctrica. El estudio de las alternativas tecnológicas se basó en la propuesta dada por la empresa ECSA para el tratamiento del mineral. Después de realizar un estudio exhaustivo con pruebas pilotos realizados en los laboratorios del Departamento de Metalurgia Extractiva de la Escuela Politécnica Nacional de la ciudad de Quito.

Después se trabaja en la ingeniería básica del proyecto en la cual se detalla el proceso de producción del concentrado a partir del mineral. Se realizan los balances de masa y energía necesarios en cada operación unitaria con la finalidad de establecer los rendimientos de cada proceso, el consumo energético y la cuantificación de materia prima, insumo y servicios industriales que intervienen en el proceso de producción. Con base en esta información se elaboran los diagramas BFD y PFD bajo las normas especificadas a continuación y se diseña y/o selecciona los equipos necesarios para cada área de la planta en la zona fabril. Finalmente se realiza una distribución de la planta en cada área de producción y realizan los planos para el Lay Out, cortes y elevaciones.

3.1.2. Estándares y normas técnicas nacionales e internacionales a utilizar

Diagramas de bloques, de flujo y de instrumentación

Estos diagramas BFD y PFD cumplen con la norma ANSI Y32.11 de los símbolos gráficos para flujos de diagramas de procesos.

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Distribución en Planta

La distribución en planta viene determinada por la norma CPE INEN 5 parte 5:1984.

3.1.3. Sistemas de unidades a utilizar

El sistema de unidades usado es el Sistema internacional de Unidades.

3.1.4. Balance de masa y energía

Tabla 3. Eficiencias1 de los procesos de operación unitaria.

Operación Unitaria Eficiencia

Trituración Primaria 80%Tamizado 100%Trituración Secundaria I 100%

Trituración Secundaria II 100%Molienda I 100%Separación 100%Flotación Colectiva 6,86%Flotación Selectiva 19,68%Flotación de Afino 37,72%

3.2. Diseño del proceso tecnológico

3.2.1. Diagrama de bloques (BFD)Ver Página Siguiente

3.2.2. Diagrama de flujo (PFD)Ver Página Siguiente

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3.3. Diseño básico de la planta

El diseño de la plata se considera por producto ya que tiene una sola línea de producción, y los equipos serán ubicados de tal forma que la trasformación del mineral a concentrado se realice de forma secuencia. Se ha decidido dividir la zona fabril de la planta en tres áreas de producción, tomando en cuenta las operaciones unitarias que logran una trasformación de características similares en el mineral.

3.3.1. Lista de equipos en cada área

Tabla 4. Distribución de equipos en cada local de producción.

# Área Equipos Modelo Número deCatálogo

1 Trituración

Trituradora giratoria HPC 400 1

Tamiz Vibratoria Banana screen

2

Trituradora de Mandíbulas 1032 3Trituradora de Cono HCC 36B 4

2 Molienda

Molino de Barras MBS 2736 5

Molino de Bolas MQG 2400X3000

6

Hidrociclón 50830 7

3 FlotaciónCeldas de Flotación Diseño Propio 8/9/10Agitadores Motoreductor 11/12/13

3.3.2. Consideraciones de diseño y/o selección de equipos

El diseño y selección de equipos se ha realizado tomando en cuenta la capacidad de cada uno de ellos y la producción por hora. Cada equipo trabaja a su máxima capacidad para el aprovechamiento total de la energía.Los diseños propios se realizaron tomando en cuenta los flujos por cada hora y transformándolos a una base de trabajo de 30 minutos. No se ha tomado en cuenta ningún tipo de sobredimensionamiento.

3.3.3. Hojas de especificaciones técnicas de los equipos

En el caso de equipos elegidos por catálogo:

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Hoja de especificación No. 1

Nombre del Equipo: Trituradora GiratoriaFabricante: Thyssenkrupp Modelo: HPC 400 Número de Planta: 1Dimensiones:Diámetro: 6.45 mAltura: 7.65 mCapacidad: 250 -500 TON/h

Principio de Funcionamiento: El cono móvil de la alta eficiencia hidráulica trituradora de cono Serie HP hace el movimiento rotatorio y péndulo que impulsa las paredes rotas aprietan y tuercen la materia prima entre la pared tabular y él. Según la teoría de laminado, la materia prima se tritura y pulido después de su propia textura por la fuerza desde diferentes direcciones.

Tipo de Operación: ContinuaEsquema del equipo:

Fuente: Ver Anexos

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Nombre del Equipo: Tamiz VibratorioFabricante: Thyssenkrupp Modelo: Banana

ScreenNúmero de Planta: 2

Dimensiones:Ancho: 1.4 mAltura: 1.3 mLargo: 3.6 mCapacidad: 600 TON/hPotencia : 15 KW

Principio de Funcionamiento: El tamiz produce vibraciones que provocan que el material que tenga menor tamaño que el área de él pase a través; mientras que el material de mayor tamaño se quede en la superficie y pase a una nueva corriente para su tratamiento.Su principio de funcionamiento se fundamenta en lograr diferentes tipos de tensiones sobre el equipo para producir su vibración.


Fuente: Ver catálogo anexo.

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Nombre del Equipo: Trituradora de MandíbulasFabricante: JawCrushers Modelo: 1032 Número de Planta: 3Dimensiones:Ancho: 1.43 mAltura: 1.27 mLargo: 1.17 mCapacidad: 16-60 TON/hPotencia : 30 KW

Principio de Funcionamiento:

El motor de la trituradora produce movimientos oscilatorias en la placa interna llamada placa de trituración, ésta colocada de forma diagonal. Una vez que el material ingresa por la parte superior pasa por una cavidad amplia hasta que el mineral entre en la trituradora, se produce un movimiento oscilatorio que provoca presión sobre los materiales y los hace chocar contra la pared interna del equipo, como consecuencia las piedras se fragmentan.



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Nombre del Equipo: Trituradora de ConoFabricante: Joyal Modelo: HCC36B Número de Planta: 4Dimensiones:

Ancho: 2.65 mDiámetro: 1.74 m Capacidad: 46-94 TON/hPotencia : 75 KW


El motor acciona el casquillo de cojinete excéntrico mediante un resorte que se encuentra acoplado al mismo, el eje de transmisión y las ruedas de engranaje del cono hacen que el material se vea obligado a pasar por el casquillo. La materia prima se presiona e impacta en la cámara de trituración lo que produce un reducción en su tamaño.



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Nombre del Equipo: Molino de BarrasFabricante: Joyal Modelo: MBS2736 Número de Planta: 5Dimensiones:

Longitud: 3.6 mDiámetro: 2.7 m Capacidad: 32-86 TON/hPotencia : 380 KW


El principio de funcionamiento de moliendaesporcontacto de líneaentrelasvarillas que se extiendenla longituddel molino. Estas varillascaeny giranen alineaciónmás o menosparalelosimulandouna serie detrituradorasde rodillo.



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Nombre del Equipo: Molino de BolasFabricante: Vipeak Heavy Industry Modelo: MQG2400×3000 Número de Planta: 6Dimensiones:

Longitud: 3.0 mDiámetro: 2.4 m Capacidad: 7-50 TON/hPotencia : 245 KWPrincipio de Funcionamiento:

El principio de funcionamiento de moliendaesporcontacto de superficieentrelasbolas que ocupan el interior del molino, este al girar, provoca que las bolas pegadas a la pared por fuerza centrífuga caigan por gravedad e impacten al material, produciendo la reducción de tamaño del mismo.


Fuente: Ver catálogo anexo. Hoja de especificación No. 7

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Nombre del Equipo: HidrociclónFabricante: ODIS Modelo: 50830 Número de Planta: 7Dimensiones:

Longitud: 2.5 mDiámetro: 1.2 m Capacidad: 18-34 m3/hPotencia : 380 KW


El hidrociclón recibe el material de granulometría variable y se encarga de separar los finos de los gruesos. EL material que cumple con el tamaño de partícula de descargas sale por la parte superior mientras que el material con mayor tamaño de partícula regresa al molino para producirse sobre él una remolienda.




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Nombre del Equipo: Celdas de Flotación (6 celdas, 3 tipos)Fabricante: Diseño Propio Modelo: - Número de Planta: 8/9/10

Principio de Funcionamiento: Las celdas de flotación se usan para concentrar un mineral de interés, en este caso el cobre. EL diseño se ha realizado en acero y se acoplará el agitador que permite las revoluciones por minuto además de la entrada de aire para formar la espuma de flotación. Se ha diseñado 3 celdas y de cada una de estas se necesitan dos, ya que la descarga del equipo anterior es continua y las celdas funcionan en modo batch, por lo cual se necesita dos celdas en cada flotación para simular un trabajo continuo.

Tipo de Operación: BatchEsquema del equipo:

Celda de Flotación 1

Celda de Flotación 2



Dimensiones

Celda 1

Altura: 5.87 m

Dimensiones

Celda 2

Altura: 2.43 m

Dimensiones

Celda 3

Altura: 1.46 m

2.92 m 2.92 m

5.87m

1.20 m 1.20 m

1.46 m

0.74 m

2.43

0.74 m

Nombre del Equipo: Agitadores de Celdas de Flotación (3)Fabricante: SSC Modelo: Con moto

reductorNúmero de Planta: 10/11/12

Dimensiones:

Longitud: 2.5 mDiámetro: 0.3 m Capacidad: hasta 15000 LPotencia : 7.5 KW


Agitadores para acoplar en la parte superior de los depósitos, tiene un motor eléctrico o neumático. El eje puede ser fijo o desmontable. Se puede utilizar tres tipos de elementos agitadores. La estructura de estos agitadores les permite trabajar durante el llenado o vaciado del depósito.



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3.3.4. Distribución en planta del área de producción

Lay outVer página siguiente

3.3.5. Diagrama de GanttEn el diagrama de Gantt se han distinguido 3 colores diferentes, debido a que la planta opera las 24 horas del día, por lo cual es necesario realizar tres turnos rotativos de los empleados. La jornada laboral empieza a las 5 de la mañana con el prendido de los equipos para el cual se necesita un operario que sale una hora antes respecto a los demás. En el proceso de trituración primaria y tamizado se necesita 1 operario (el mismo que prende los equipos de trituración). Para la trituración secundaria se requiere 2 operarios (uno para cada trituración). Para cada equipo de molienda se requiere 2 operarios en cada operación. Finalmente se requiere de un operario para cada flotación.

3.4. Análisis de Factibilidad EconómicaEl análisis de factibilidad económica se realiza con la finalidad de determinar si el proyecto es o no rentable considerando el factor económico. Del diagrama de Gantt descrito anteriormente se puede inferir el total de operarios para cada jornada, estando entonces distribuidos de la siguiente manera:

Primera Jornada: 7 operariosSegunda Jornada: 4 operariosTercera Jornada: 4 operariosTotal de operarios por día: 15 operarios

Además se requiere de un Ingeniero Químico, un Ingeniero de Planta y un Químico analítico. También se necesita de 6 guardias, 2 por cada turno de 8 h.

En primer lugar se establecen los parámetros bajo los cuales se va a regir el proyecto.

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Tabla 5. Parámetros del proyecto

Nombre del Parámetro Unidad Valor del Parámetro

Aportación de socios $ $200.000,00Aporte Patronal al IESS % de valor sueldo o salario 12,15

Costo de construcción de bodegas y galpones

$/m2 $200,00

Costo de construcción de oficinas $/m2 $250,00Costo de construcción de Infraestructura

$/m2 $350,00

Duración de capital de operación meses 1Impuesto a la renta sobre utilidades % 11Interés bancario por anualidad % 10Mantenimiento de maquinaria y equipos

% valor de maquinaria y equipo

5

Mantenimiento de edificios % del valor de edificios 2Nombre del Proyecto N/A Producción de

desinfectanteNúmero de turnos de trabajo 3

Promedio de instalación de maquinaria y equipos

%promedio del costo de maquinaria y equipos

30

Amortización de edificios años 10Amortización de Maquinaria y Equipo años 5Amortización de Muebles y Equipo de oficina

años 5

Amortización de otros activos años 5Fecha de ejecución del Perfil de Factibilidad

MM DD, AAAA 28 de Noviembre de 2013

Debido a que ya se definió el número de operarios que necesita la planta, se puede establecer la nómina de la fuerza laboral y la parte administrativa.

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Tabla 6. Nómina de fuerza laboral y personal administrativo de ECSA

NÓMINA DE LA FUERZA LABORAL

Operador de Máquina o

Proceso

Salario Mensual

Aporte Patronal de 12.15% al

IESS

Recargos por turnos nocturnos

Total mensual, ex-

bonificaciones

Total anual, ex-bonificaciones

Vacaciones 13avo 14avo Fondo de Reserva

Gran total anual

Operario (15)

$4.770,00

$579,56

$0,00

$4.190,45

$50.285,34

$2.095,22

$4.190,45

$4.770,00

$4.190,45

$65.531,45

Guardias (6)

$1.908,00

$231,82

$0,00

$1.676,18

$20.114,14

$838,09 $1.676,18

$4.770,00

$1.676,18

$29.074,58

TOTAL $94.606,03

NÓMINA DE PERSONAL ADMINISTRATIVO

Puesto de Trabajo

Salario Mensual

Aporte Patronal de 12.15% al

IESS

Recargos por turnos nocturnos

Total mensual, ex-

bonificaciones

Total anual, ex-

bonificaciones

Vacaciones 13avo 14avo Fondo de Reserva

Gran total anual

Gerente $1.500,00 $182,25 $0,00 $1.317,75 $15.813,00 $658,88 $1.317,75 $292,00 $1.317,75 $19.399,38

Quimico Analítico

$800,00 $97,20 $0,00 $897,20 $10.766,40 $448,60 $897,20 $292,00 $897,20 $13.301,40

Ingeniero de Planta

$800,00 $97,20 $0,00 $897,20 $10.766,40 $448,60 $897,20 $292,00 $897,20 $13.301,40

Contador $600,00 $72,90 $0,00 $672,90 $8.074,80 $336,45 $672,90 $292,00 $672,90 $10.049,05

Secretaria $600,00 $72,90 $0,00 $672,90 $8.074,80 $336,45 $672,90 $292,00 $672,90 $10.049,05

TOTAL $66.100,28

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El cálculo de los costos de insumos se realiza en base a los resultados obtenidos en el balance de masa, a los cuales se los trasforma en costos anuales. Para la planta en estudio se tienen los siguientes valores:

Tabla 7. Insumos empleados en el proceso

INSUMOS

Designación de la materia prima

Costo de la Materia

prima $/kg

Cantidad de Materia

Prima por día, kg

Cantidad de materia

prima por mes, kg

Cantidad de materia

prima por año, kg

Costo de materia

prima por año

Aerofloat 2,00 48,09 1442,61 17311,32 34622,64

Cal 1,08 61,74 1852,20 22226,40 24004,51

Aceite de pino 76,00 22,74 682,32 8187,84 622275,84

Tanino 1,00 68,60 2058,00 24696,00 24696,00

KAX 1,60 79,00 2370,00 28440,00 45504,00

TOTAL 72421,56 705598,99

A continuación se presenta los costos de la maquinaria, equipo y los equipos y muebles de oficina de ECSA:

Tabla 7. Maquinaria y equipo empleado en ECSA

MAQUINARIA Y EQUIPO

Designación del equipo Número de unidades

Valor Unitario

Valor Total Dividendo Anual de Amortización

Trituradora giratoria (250-500 ton/h) 1 $ 500.000,00 $500.000,00 $100.000,00Tamiz vibratorio (600 ton/h) 1 $ 10.000,00 $10.000,00 $2.000,00Trituradora de mandíbulas (600 ton/h) 1 $ 500.000,00 $500.000,00 $100.000,00Trituradora de cono (46-94 ton/h) 1 $ 327.332,00 $327.332,00 $65.466,40Molino de barras (32-86 ton/h) 1 $ 40.000,00 $40.000,00 $8.000,00Molino de bolas (7-50 ton/h) 1 $ 300.000,00 $300.000,00 $60.000,00Hidrociclón (18-34 m3/h) 1 $ 8.000,00 $8.000,00 $1.600,00Celdas de flotación 2 $ 30.000,00 $60.000,00 $12.000,00Agitador (0-15000 L) 6 $ 1.000,00 $6.000,00 $1.200,00

TOTAL $1.751.332,00

$350.266,40

27

Tabla 8. Equipos y muebles de oficina de ECSA

EQUIPOS Y MUEBLES DE OFICINA

Denominación Valor Unitari

o

Valor Total

Dividendo Anual de

Amortización

Escritorio $100,00

$400,00 $80,00

Sillones para escritorio $50,00 $200,00 $40,00Computadores $750,0

0$3.000,0

0$600,00

Sumadoras de rollo de papel $20,00 $20,00 $4,00Archivadores $4,00 $16,00 $3,20Estanterías y repisas $120,0

0$240,00 $48,00

Sillas $20,00 $200,00 $40,00Mesa de conferencia $120,0

0$120,00 $24,00

TOTALES $4.196,00

$839,20

A continuación se presenta los costos de los terrenos y construcciones de acuerdo a la información proporcionada por el Lay Out de la planta

Tabla 9. Terreno y construcciones de ECSA

TERRENO Y CONSTRUCCIONES

Designación Valor/m2 Valor total

Dividendo anual de

Amortización

Terreno $0,00 $0,00 $0,00

ConstruccionesBodegas y Galpones $88,52 $17.704,0

0$1.770,40

Oficinas $50,00 $12.500,00

$1.250,00

Infraestructura $56,32 $19.712,00

$1.971,20

TOTAL CONSTRUCCIONE

S

$49.916,00

$4.991,60

28

Posteriormente se presenta las ventas anuales de la empresa, en función del mercado que indica que la tonelada de concentrado de cobre al 18% es de $1400.

Tabla 10. Ventas anuales de concentrado de cobre

VENTAS

Tipo de producto Cantidad de producto (ton/día)

Cantidad de

producto (ton/mes)

Cantidad de de

producto (ton/año)

Precio de venta, por ton

Ingresos anuales por

ventas

Concentrado del cobre al 18% 5,10 153,00 1836,00 1400,00 2570400,00

TOTAL INGRESOS POR

VENTAS

2570400,00

El siguiente paso es apreciar los costos anuales de producción de donde se obtiene los costos fijos y los costos variables unitarios que servirá para la elaboración del flujo de caja. Estos valores provienen de la estimación de costos de materia prima directa, indirecta, mano de obra directa, indirecta, depreciaciones, mantenimiento e imprevistos que han sido asignados como el 10% del subtotal de los costos de producción.

Tabla 31. Costos anuales de producción

Designación del rubro Valor Costos Fijos

Costos variabl

es Unitari

os

Contribución

porcentual

Materiales directos $705.598,99

$9,74 51,57

Mano de obra directa $94.606,03 $94.606,03

6,91

Carga FabrilMano de obra indirecta $66.100,28 $66.100,2

84,83

Materiales indirectos $0,00 $0,00 0,00DepreciacionesConstrucciones $4.991,60 $4.991,60 0,36Maquinaria y Equipo $350.266,4

0$350.266,

4025,60

Muebles y equipos de oficina $839,20 $839,20 0,06Otros Activos $3.000,00 $3.000,00 0,22

29

MantenimientoMaquinaria y Equipo $17.513,32 $17.513,3

21,28

Edificios $998,32 $998,32 0,07SUB-TOTAL COSTOS DE PRODUCCION $1.243.914,

14Imprevistos $124.391,4

19,09

TOTAL, COSTOS ANUALES DE PRODUCCION

$1.368.305,55

$538.315,15

$9,74 100,00

30

Tabla 42. Flujo de caja para 10 años de proyecto ECSA

Designación Año 0 Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5

Aportación de socios $200.000,00

Ventas $2.570.400,00 $2.570.400,00

$2.570.400,00

$2.570.400,00

$2.570.400,00

(-) Costo de Producción $540.103,95 $541.892,76 $543.681,56 $545.470,36 $547.259,17

Flujo bruto $2.030.296,05 $2.028.507,24

$2.026.718,44

$2.024.929,64

$2.023.140,83

Dividendo de financiamiento ($2.503.470,14) $407.428,24 $407.428,24 $407.428,24 $407.428,24 $407.428,24

Flujo antes de impuestos $1.622.867,81 $1.621.079,01

$1.619.290,20

$1.617.501,40

$1.615.712,60

(-) Impuesto a la renta $0,00 $178.318,69 $178.121,92 $177.925,15 $177.728,39

Flujo despues de impuestos $1.622.867,81 $1.442.760,32

$1.441.168,28

$1.439.576,25

$1.437.984,21

Flujo Acumulativo -$1.080.602,33

$362.157,99 $1.803.326,27

$3.242.902,51

$4.680.886,72

INVERSIÓN TOTAL -$2.703.470,14 -$1.080.602,33

$362.157,99 $1.803.326,27

$3.242.902,51

$4.680.886,72

Tabla 53 (Continuación…). Flujo de caja para 10 años de proyecto ECSA

Designación Año 6 Año 7 Año 8 Año 9 Año 10

Aportación de socios

Ventas $2.570.400,00 $2.570.400,00 $2.570.400,00

$2.570.400,00 $2.570.400,00

(-) Costo de Producción $549.047,97 $550.836,78 $552.625,58 $554.414,38 $556.203,19

Flujo bruto $2.021.352,03 $2.019.563,22 $2.017.774,42

$2.015.985,62 $2.014.196,81

Dividendo de financiamiento $407.428,24 $407.428,24 $407.428,24 $407.428,24 $407.428,24

Flujo antes de impuestos $1.613.923,79 $1.612.134,99 $1.610.346,18

$1.608.557,38 $1.606.768,58

(-) Impuesto a la renta $177.531,62 $177.334,85 $177.138,08 $176.941,31 $176.744,54

Flujo despues de impuestos $1.436.392,17 $1.434.800,14 $1.433.208,10

$1.431.616,07 $1.430.024,03

31

Flujo Acumulativo $6.117.278,90 $7.552.079,04 $8.985.287,14

$10.416.903,21

$11.846.927,24

INVERSIÓN TOTAL $6.117.278,90 $7.552.079,04 $8.985.287,14

$10.416.903,21

$11.846.927,24

32

Finalmente se presenta el análisis del punto de equilibrio, es decir se calcula las toneladas de cobre al 18% que se debe vender para empezar a percibir ganancias.

Tabla 64. Punto de equilibrio

Toneladas

producidas

Costos Fijos

Anuales

Costos Variable

s

Costos totales

Ventas

0 538.315,15

0,00 538.315,15

0,00

183,6 538.315,15

1.788,80 540.103,95

257.040,00

367,2 538.315,15

3.577,61 541.892,76

514.080,00

550,8 538.315,15

5.366,41 543.681,56

771.120,00

734,4 538.315,15

7.155,22 545.470,36

1.028.160,00

918 538.315,15

8.944,02 547.259,17

1.285.200,00

1101,6 538.315,15

10.732,82

549.047,97

1.542.240,00

1285,2 538.315,15

12.521,63

550.836,78

1.799.280,00

1468,8 538.315,15

14.310,43

552.625,58

2.056.320,00

1652,4 538.315,15

16.099,24

554.414,38

2.313.360,00

1.836 538.315,15

17.888,04

556.203,19

2.570.400,00

33

0 200 400 600 800 1,0001,2001,4001,6001,8002,0000

500,000

1,000,000

1,500,000

2,000,000

2,500,000

3,000,000

Punto de Equilibrio

Ventas Costos Totales Costos Fijos

Toneladas de concentrado de cobre

Dóla

res

Figura 6. Punto de equilibrio

La figura 6 indica que el punto de equilibrio es de 387,21 toneladas de concentrado de cobre

Tabla 75. Tasa de Interés, TMAR, TIR y VAN

Tasa de Interés

10,50% TIR 53%

TMAR 15,4400% VAN $13.679.253,89

Resultados del análisis de sensibilidadEl TMAR calculado resultó 15.44% y el TIR 53%, de esta información se puede inferir que el proyecto es económicamente rentable.

Respecto al VAN se obtuvo un valor de $13679253,89 es decir, para el periodo analizado correspondiente a 10 años se logra pagar la inversión inicial.

Al realizar el cálculo del punto de equilibrio se obtiene que se debe producir un total de 387,21 TON de concentrado de cobre al 18% para empezar a percibir ganancias dentro de la empresa.

Conclusión:El proyecto de la planta de producción de 1000 ton/día de cobre resulta rentable bajo el análisis realizado sobre 10 años de producción.

34

4. Anexos

4.1. Caracterización del mineral.

Para la caracterización del mineral se debió realizar análisis granulométrico, mineralógico (Tabla 1) y análisis químico.

4.1.1. Análisis granulométrico

Se realizó el cuarteado del mineral y se tomó 300 g de muestra testigo, se pasó por un proceso de deslamado (Error: Reference source not found), se secó el mineral sobrante obteniéndose 237,5 g.

Figura 6. Deslamado del mineral

Después de 24 horas de secado se tomó el mineral y se colocó en una torre de tamices en la que se obtuvieron los pesos especificados en la tabla 2.

35

Malla Abertura (um) Masa (g)

8 2360 14,310 2000 24,320 850 89,730 600 21,740 425 10,750 300 2860 250 7,580 180 12,5

100 150 8150 104 10,5170 90 1,7200 74 2,3270 53 1,6400 38 0,9

-400 -38 2,9Total 236,6

Con estos datos obtenidos se realizó el cálculo del porcentaje de retenido y mediante este el porcentaje de retenido y pasado acumulado.

Malla Abertura (um)

Retenido (%)

Retenido Acumulado (%)

Pasado Acumulado (%)

8 2360 6% 6% 94%10 2000 10% 16% 84%20 850 38% 54% 46%30 600 9% 63% 37%40 425 5% 68% 32%50 300 12% 80% 20%60 250 3% 83% 17%80 180 5% 88% 12%

100 150 3% 92% 8%150 104 4% 96% 4%170 90 1% 97% 3%200 74 1% 98% 2%270 53 1% 98% 2%400 38 0% 99% 1%

-400 -38 1% 100% 0%

De aquí se construye la gráfica de la apertura de malla versus el porcentaje de retenido y/o pasado acumulado, obteniéndose así la medida para el d80 de 300 um.

36

Este análisis se ha realizado sobre la muestra del mineral de ECSA que fue proveído; sin embargo, el diseño de la planta se realiza sobre el mineral directamente extraído de la mina incluyendo procesos de trituración y molienda.

4.1.2 Análisis Mineralógico

Este análisis se realizó por difracción de rayos X a una muestra previamente pulverizada, los resultados reportados se muestran en la siguiente tabla:

Mineral Fórmula %Cuarzo SiO4 35

Ortoclase KAlSi3O8 18

PlagioClasa (Na,Ca)(Si,Al)3O8 24

Muscovita KAl2(AlSi3O10)(F,OH)2 4

Caolinita Al2 Si2O5(OH)4 3

Calcita CaCO3 3

Anhidrita CaSO4 8

Clinocloro(Mg,Fe2+)5Al((OH)8/

AlSi3+O10)4

Pirita FeS2 1

Como se puede observar en su mayoría la composición del mineral está dado por ganga y no se reporta compuestos que contengan cobre.

37

4.1.3 Análisis Químico

Para la realización del análisis químico de la muestra se hizo lo siguiente:

1. Se cuarteó la muestra con el cuarteador Jones.

Figura 7. Cuarteo de la muestra de ECSA con el cuarteador Jones

2. Se molió la muestras con un mortero.

38

Figura 8. Molienda de la muestra de ECSA.

39

3. Se disgrego la muestra3.1. Se peso 0,1 g de muestra molida.3.2. Se añadió a la muestra pesada 3 mL de HF y 3 mL de HNO3.

3.3. Se colocó la muestra en el microondas por 3:30 min (Poner un vaso de agua con 800 mL de agua).

3.4. Enriar la muestra por 20 min.3.5. Una vez enfriada la muestra colocar 5 mL de HCl.3.6. Poner la muestra nuevamente por 3:30 min en el microondas.3.7. Enfriar la muestra por 20 min.3.8. Colocar la muestra en un balón de 100 mL y aforarlo.

4. Analizar la muestra en el equipo de absorción atómica.

En el equipo de absorción atómica se obtuvo que la muestra tiene: 2,34 ppm

4.1.4 Ensayo de Fusión

1. Disgregación del doré:

1. 1. Se colocó 2 mL de agua y 2 mL de ácido Nítrico en un tubo de ensayo, el cual contenía el doré.

1.2. Se calentó el tubo de ensayo colocándolo en un vaso de precipitación con agua, con ayuda de una plancha de calentamiento.

1.3. Retiar el ácido nítrico formado en el tubo de ensayo y colocar 2 mL de agua regia y 2 mL de agua para disgregar la muestra.

1.4. Calentar el tubo de ensayo con ayuda de una plancha de calentamiento para disgregar la muestra.

1.4. Una vez disgregada la muestra aforar a 10 mL.

4.2.Balance de MasaSe requieren procesar 1000 TMD de mineral proveniente de la mina de EXA. Para lo cual se realizaron los balances de masa para cada operación unitaria, empezando desde la primera operación hasta el final de acuerdo a los resultados de las pruebas experimentales realizadas en el DEMEX.

La primera operación unitaria que se realiza es la correspondiente a una trituración primaria. Para las operaciones de reducción de tamaño, debido a la gran cantidad de material que se debe procesar se realizan las 24 horas del día. El balance de masa resulta:

A=1000TONdía

×1d í a24h

=41.67TONh

40

Trituración Primaria

B

A

Tamizado

C (-2in)

B

D (+2in)

A=B=41.67TONh

La siguiente operación unitaria corresponde al tamizado que ocurre de forma continua a la operación precedente. Según los criterios de diseño y margen de seguridad, se asume que el 80% de la carga cumple con la condición del tamiz, mientras que el 20% es enviado a un nuevo proceso de trituración, el cual se estudia posteriormente.

B=41.67TONh

B=C+D

C=41.67TONh

×0.8=33.34TONh

D=41.67TONh×0.2=8.33

TONh

C+D=(33.34+8.33 )=41.67TONh

41

Trituración Secundaria I

F (-2 in)

D (+2in)

Trituración Secundaria II

E (-5in)

La corriente denominada D, está constituida por mineral que tiene un tamaño de partícula mayor a 2 in, por lo cual debe ser sometido a nuevos procesos de reducción de tamaño. Éste pasa a una trituración secundaria en la que se logra que todo el material tenga un tamaño de partícula menor a 5 in; inmediatamente, pasa a otra trituración en la que el material logra tener un tamaño de partícula menor a 2 in.

D=E=F

D=8.33TONh

E=F=8.33TONh

Los productos obtenidos del tamizado y la trituración secundaria II, se unen para formar un producto final que ingresa a la nueva operación unitaria correspondiente a la molienda, realizada en un molino de barras, mediante la cual se logra reducir el tamaño del mineral hasta 140um. Se trabaja con un porcentaje de sólidos del 62.5%. Por lo cual se tiene:

G=Cantidad de Agua paralograrun pocentajede s ólidosdel62.5 %

C=33.34TONh

F=8.33TONh

C+F=33.34TONh

+8.33TONh

=41.67TONh

%Sólidos= SólidosSólidos+Agua

×100 %

42

Molienda I(Barras)

H (-140 um)

C

G

F

% 62.5=41.67

TONh

41.67TONh

+G×100 %

G=25.00TONh

H=C+F+G

H=41.67TONh

+25.00TONh

=66.67TONh

El material que se obtiene tiene un tamaño de partícula de -140 um, por lo cual es necesario realizar una segunda molienda, en un molino de bolas, con lo cual se logra tener el mineral a un tamaño de partícula de -74 um, con el cual se logra la liberación de las partículas de cobre de los sulfuros. En este molino se trabaja a un porcentaje de sólidos del 62.5% por lo cual no es necesario añadir agua al proceso. Para lograr la separación de las partículas que cumplan con la condición de tamaño de partícula, se coloca un hidrociclón que separa los finos de los gruesos, en el proceso se trabaja con una carga circulante del 300%, por lo tanto:

H=I

H=66.67TONh

I=66.67TONh

K= Alimentación Fresca+RecicloAlimentación Fresca

×100 %

43

Molienda II(Bolas)

I (-74 um)

Separación

H (-140 um)

J

K

300 %=66.67

TONh

+K

66.67TONh

×100 %

K=133.34TONh

83.34TONh

Mineral y 50TONh

Agua

J=H+K=200TONh

El material resultante de la molienda, es decir a que de -74 um, se somete a un proceso de flotación colectiva, mediante el cual se logra se separa los sulfuros, es decir se logra concentrar en primera fase el cobre. Es necesario trabajar en un porcentaje de sólidos de 33.5%, por lo cual es necesario añadir agua para corregir de acuerdo al agua con la que el mineral viene del hidrociclón.

I=66.67TONh

44

41.67TONh

Mineral y 25.00TONh

Agua

%Sólidos= SólidosSólidos+Agua

×100 %

33.5%=41.67

TONh

41.67TONh

+Agua×100%

Agua=82.72TONh

Agua

L=82.72TONh

−25.00TONh

=57.72TONh

Agua

Al realizar pruebas experimentales se obtiene que la relación en peso del relave y del concentrado de la flotación es de 93.14% y 6.86%, respectivamente. Por lo tanto:

L+ I=M+NM+N=57.72TONh

+66.67TONh

=124.39TONh

N=0.9314×124.39TONh

N=115.86TONh

M=0.0686×124.39TONh

M=8.53TONh

Además, se añade los siguientes reactivos de flotación:

Aceite de pino. Se deben agregar 20g/TON de mineral, por lo tanto se requiere:

20g acceitede pino1TONmaterial

×41.67TON material

h×

1TON aceite de pino

106gaceite de pino=0.00083TON aceite de pino

h

Aerofloat utilizado como colector de oro, plata y cobre

45

Flotación Selectiva

I (-74um)

M

L

N

Ac1

45 g Aerofloat1TONmaterial

×41.67TONmaterial

h×

1TON Aerofloat

106g Aerofloat=0.00188TON Aerofloat

h

KAX (AmilXantato de Potasio) utilizado como colector de pirita

79 g KAX1TONmaterial

×41.67TONmaterial

h×

1TON KAX

106g KAX=0.0033TON KAX

h

Flotación Selectiva:

EL concentrado de esta flotación compuesto de minerales de cobre, hierro y metales preciosos, se somete a una nueva flotación selectiva, que tiene la finalidad de separar el hierro. Para esto se ingresa el material a un banco de celdas en los cuales se realiza desbaste, colección y afino. La etapa de acondicionamiento, consiste en añadir reactivos que permita selección de cobre y que el hierro pase al relave. Los reactivos que se añaden son:

Aerofloat.

45 g Aerofloat1TONmaterial

×2.86TONmaterial

h×

1TON Aerofloat

106g Aerofloat=0.00013TON Aerofloat

Aceite de pino

40 gacceite de pino1TON material

×2.86TON material

h×

1TON aceite de pino

106gaceite de pino=0.00011TON aceitede pino

h

Cal, para regular el pH a 11.

9kgCal1TONmaterial

×2.86TONmaterial

h×

1TON Cal1000kgCal

=0.02573TON Aerofloat

46

Al realizar pruebas experimentales se obtiene que la relación en peso del relave y del concentrado de la flotación de colección es de 80.32% y 19.68%, respectivamente. Por lo tanto:

M=S+T

M=8.53TONh

S+T=8.53TONh

S=0.8032×8.53TONh

S=6.85TONh

T=0.1968×8.53TONh

T=1.68TONh

Al realizar pruebas experimentales se obtiene que la relación en peso del relave y del concentrado de la flotación de afino es de 62.28% y 37.72%, respectivamente. Por lo tanto:

T=P+OP+O=1.68TONh

P=0.3772×1.68TONh

P=0.6336TONh

O=0.6228×1.68TONh

O=1.05TONh

Al realizar pruebas experimentales se obtiene que la relación en peso del relave y del concentrado de la flotación de afino es de 83.14% y 16.86%, respectivamente. Por lo tanto:

47

S=Q+RQ+R=6.85TONh

Q=0.8314×6.85TONh

P=5.70TONh

R=0.1686×6.85TONh

O=1.15TONh

El material de interés para exportación corresponde al concentrado de afino que se obtiene en el proceso de flotación; sin embargo, el relave de afino y el concentrado de desbaste pueden formar una corriente de recirculación al proceso para mejorar la recuperación y la rentabilidad del mismo.

La corriente P, corresponde al concentrado de afino del proceso de flotación. Este debe ser sometido a un proceso de secado hasta eliminar el agua. Por lo tanto la cantidad seca de material que se obtiene es:

P=0.6336TONh

P=PSeco+Agua

PSeco=P×0.335

PSeco=0.335×0.6336TONh

PSeco=0.21TONh

48

Flotación de Colección

M

Ac2 Flotación de Desbaste

Ac4

R

Q

Flotación de Afino

P

O

Ac3

S

T

4.3. Balance de Energía

La cantidad de energía necesaria para el proceso, se calcula mediante la potencia de los equipo multiplicados por el tiempo que trabajarán según la capacidad de cada uno de ellos. Para todos los equipos se trabaja con un factor de sobredimensionamiento del 15%.

1. Trituradora Giratoria

Diariamente se procesa 1000 ton de mineral, tomando en cuenta la capacidad máxima del equipo correspondiente a 500 ton/h, se tiene que esta trituradora trabajaría:

tiempode trituracion=1000

Tondía

500tonh

=2hdía

La energía que consume diariamente, viene dado por la potencia multiplicado por el número de horas que se encuentra en funcionamiento, por lo tanto:

Energíaqueconsume=Potencia×tiempo de triturac ión

Energíaqueconsume=400KW×2h

Energíaqueconsume=800KWh

2. Tamiz Vibratorio

49

La capacidad de procesamiento del tamiz está ligado de forma directa a la descarga de la primera trituración, es decir trabaja durante dos horas en el día.


Energíaqueconsume=Potencia×tiempo de tritu ración

Energíaqueconsume=33KW ×2h


3. Trituradora de Mandíbulas

La capacidad de procesamiento de las trituradoras de orden secundario es de 8.33 ton/h, el cálculo de horas que debe trabajar al día viene dado por:

tiempo de trituracion=200

Tondía

60tonh

=3.33hdía


Energíaqueconsume=Potencia×tiempo de trituración

Energíaqueconsume=30KW ×3.33h


4. Trituradora de Cono

La capacidad de procesamiento de esta trituradora tiene q corresponder a la descarga de la trituradora anterior, por lo cual el tiempo que opera es igual a 3.33 horas diariamente.



Energíaqueconsume=75KW ×3.33h


5. Molino de Barras

50

La capacidad de procesamiento de este molino se obtuvo al realizar el balance de masa y corresponde a 66.67 ton/h, en este caso y el molino de bolas trabaja las 24 horas de día.



Energíaqueconsume=380KW ×24 h


6. Molino de Bolas

La capacidad de procesamiento de este molino se obtuvo al realizar el balance de masa y corresponde a 200 ton/h, debido a la carga circulante del 300% ,en este caso y el molino de bolas trabaja las 24 horas de día.


Energíaqueconsume (1molino)=Potencia× tiempode trituración

Energíaqueconsume (1molino)=245KW ×24h

Energíaqueconsume (1molino)=5880KWh

Debido a que la capacidad de procesamiento del molino es de 50ton/h, es necesario colocar cuatro molinos que trabajan en paralelo, por lo tanto:

Energía totalque se consume=4×5880KWh=23520

7. Hidrociclón

La capacidad de procesamiento de este molino se obtuvo al realizar el balance de masa y corresponde a 200 ton/h, debido a la carga circulante del 300% ,en este caso y el molino de bolas trabaja las 24 horas de día. Es necesario calcular el flujo volumétrico para identificar el equipo adecuado en catálogo, por lo tanto:

J=200TONh

125.00TONh

Mineral y75.00TONh

Agua

51

FlujoVolumétrico=(125TONh×

1000Kg1TON

×1m3

2430kg )+(75TONh×

1m3

1TON )FlujoVolumétrico=126.44

m3

h

FlujoVolumétrico por cada Hidrociclon=126.444

m3

h=31.61

m3

h

La energía que consume diariamente, viene dado por la potencia de la bomba que permite su funcionamiento, al tener 4 bombas se tiene:

Energíaqueconsume (1bomba)=Potencia×tiempode trituración

Energíaqueconsume (1bomba)=26.6KW×24h

Energíaqueconsume (1bomba)=638.4KWh

Energía totalque se consume=4×638.4KWh=2553.6KWh

# Equipo

Capacidad

(Dada por catálogo)

PotenciaEnergía que consume al

día

1

Trituradora Giratoria

250 -500 ton/h

400 KW 800 KWh

2 Tamiz Vibratorio 600 ton/h 15 KW 30 KWh

52

3

Trituradora de Mandíbulas

60 ton/h 30 KW 100 KWh

4

Trituradora de Cono

46-94 ton/h 75 250KWh

5 Molino de Barras 32-86 ton/h 380 KW 9120 KWh

53

6

Molino de Bolas

7-50 ton/h 245KW 23520KWh

7

Hidrociclón (Bomba)

18-34 m3/h 26.6KW 2553.6KWh

8 Celda de Flotación I - - -

9 Celda de Flotación II - - -

10 Celda de Flotación III - - -

54

Flotación Selectiva

I (-74um)

M

L

N

Ac1

11 Agitadores (3) 0-15000L 7.5 kW 540 h

4.4. Diseño de Equipos

Celda para la Flotación de Colección

Después de los procesos de reducción de tamaño el material es sometido a un proceso de flotación selectiva, como se explicó anteriormente. La celda de flotación opera por cargas, una vez que ha finalizado el proceso de flotación se retira el relave y se procede a usar nuevamente la celda. Para no interrumpir el proceso de flotación se construye dos celdas, mientras una de ellas se somete al proceso de flotación la otra recibe el mantenimiento para la nueva carga. Es decir las celdas trabajan en paralelo.

Según los datos de balance de masa se tiene:

L=57.72TONh

Agua

I=66.67TONh

41.67TONh

Mineral y 25.00TONh

Agua

EL diseño se hace para media hora de carga:

Cantidad de Aguaque ingresa=25.00TONh

Agua+57.72TONh

Agua

55

¿82.72TONh

Agua

Cantidad deMineral que ingresa=41.67TONh

Mineral

Cálculo de volúmenes:

Para este paso es necesario tomar en cuenta la densidad del mineral, en esta caso al trabajar con agua se debe tomar en cuenta la densidad real del mismo. Según datos experimentales se tiene la siguiente información:

Mineral de ECSA

Densidad Real 2,43 g/cm3

Densidad Aparente 2.75 g/cm3

Volumende Aguaocupadoen la celda=82.72TONh×0.5h×

1000kg1TON

×1m3

1000kg=41.36m3

VolumendeMineral ocupado enla celda=41.67TONh

×0.5h×1000kg1TON

×1m3

2430kg=8.57m3

Volumende laCelda=41.36m3+8.57m3

Volumende laCelda=49.93 50m3

Criterio de diseño: Al tratarse de una celda rectangular debe cumplir que la altura sea 2 veces la longitud de la base.

H Criterio de Diseño: H=2B

56

B

V=H ×B2

V=2B×B2

V=2B3=50m3

B= 3√ 502m3=2.92m

H= 50

2.9 22=5.87m

Es decir se requiere construir un tanque que cumpla tenga base cuadrada de 2.92 m y altura 5.87 m. Su construcción se realiza en acero dulce, material que según la patente debe ser utilizado para almacenar este fluido. Este tipo de acero, contiene niveles de carbono que se sitúan entre el 0,15% y el 0,25%, casi hierro puro, que además es muy dúctil y resistente a la corrosión.

Celda para la Flotación Selectiva

El diseño de esta celda se realiza bajo los mismos criterios de la anterior, con la diferencia de que el flujo de entrada es más pequeño, por lo tanto el tamaño de la celda se reduce. Por lo tanto:


M=8.53TONh

2.86TONh

Mineral y5.67TONh

Agua

57

B

Flotación de Colección

M

Ac2

S

T


1000kg1TON

×1m3

1000kg=2.84m3

VolumendeMineral ocupado enla celda=2.86TONh×0.5h×

1000kg1TON

×1m3

2430 kg=0.59m3


Volumende laCelda=3.43 3.5m3



B

V=H ×B2

V=2B×B2

V=2B3=3.5m3

58

B

Flotación de Afino

P

O

Ac3

T

B= 3√ 3.52m3=1.20m

H= 3.5

1.2 02=2.43m

Es decir se requiere construir un tanque que cumpla tenga base cuadrada de 1.20 m y altura 2.43 m. Su construcción se realiza en acero dulce, material que según la patente debe ser utilizado para almacenar este fluido. Este tipo de acero, contiene niveles de carbono que se sitúan entre el 0,15% y el 0,25%, casi hierro puro, que además es muy dúctil y resistente a la corrosión.

Celda para la Flotación de Afino

El diseño de esta celda se realiza bajo los mismos criterios de la anterior, con la diferencia de que el flujo de entrada es más pequeño, por lo tanto el tamaño de la celda se reduce. Por lo tanto:


M=1.68TONh

0.56TONh

Mineral y 1.18TONh

Agua

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1000kg1TON

×1m3

1000kg=0.6m3

VolumendeMineral ocupado enla celda=0.56TONh×0.5h×

1000kg1TON

×1m3

2430kg=0.16m3


Volumende laCelda=0.76 0.8m3



B

V=H ×B2

V=2B×B2

V=2B3=0.8m3

B= 3√ 0.82m3=0.74m

H= 0.8

0.7 42=1.46m

Es decir se requiere construir un tanque que cumpla tenga base cuadrada de 0.74 m y altura 1.46 m. Su construcción se realiza en acero dulce, material que según la patente debe ser utilizado para almacenar

60

B

este fluido. Este tipo de acero, contiene niveles de carbono que se sitúan entre el 0,15% y el 0,25%, casi hierro puro, que además es muy dúctil y resistente a la corrosión.

61

planta ecsa

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