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MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / SEPTIEMBRE 2022 / EDICIÓN 540 14 PRESIDENTE: Abraham Chahuan 1er. VICEPRESIDENTE: Darío Zegarra 2do.VICEPRESIDENTE: Juan Carlos Ortíz DIRECTORES Raúl Garay Jimena Sologuren Johny Orihuela Julia Torreblanca Miguel Cardozo Roberto Maldonado Rómulo Mucho Alfredo Alfaro Edgardo Orderique Diana Rake Tomás Gonzáles EXPRESIDENTE: Víctor Gobitz REPRESENTANTE CIP: Germán Arce GERENTE GENERAL: Carlos Diez Canseco COMITÉ EDITORIAL: Miguel Cardozo Roberto Maldonado Richard Contreras Darío Zegarra Luz Cabrera Diógenes Uceda Rómulo Mucho PUBLICACIÓN OFICIAL DEL IIMP www.revistamineria.com.pe rmineria@iimp.org.pe 540 Septiembre 2022 Director: Venancio Astucuri Subdirector: Homar Lozano Editor: Hebert Ubillús Publicidad: 961748318 / 944570038 Colaboradores: José Luis Alvis y Manuel Aragón – Jorge Ganoza – S. Shnorhokian D. Milne – Fanny Herrera, Luis Chahua, Elio Murrugarra y David Reaño – Sheyla Jhong Alejandro Huamanchumo y Edwin Briceño – Jorge Olivari Diagramación: César Blas Valdivia Corrección: C & S Comunicaciones MINERÍA es la publicación oficial del Instituto de Ingenieros de Minas del Perú Calle Los Canarios 155-157, Urb. San César - II Etapa, La Molina, Lima 12, Perú. Telf. (511) 313-4160 E-mail: rmineria@iimp.org.pe http://www.iimp.org.pe «Hecho el Depósito Legal Nº 98-3584 en la Biblioteca Nacional del Perú» El Instituto de Ingenieros de Minas del Perú no se solidariza necesariamente con las opiniones expresadas en los artículos publicados en esta edición de MINERÍA. Se autoriza la reproducción de los textos siempre que se cite la fuente
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / SEPTIEMBRE 2022 / EDICIÓN 540 15 Contenido Mina Histórico Mine History 149Incremento del payload para mejorar resultados operativos en Newmont Yanacocha 166 Tucuyricuq en minas auríferas 149 Increased Payload to Improve Operating Results at Newmont Yanacocha 166 Tucuyricuq in Gold Mines Plantas de beneficio Beneficiation Plant Innovación Innovation 60 Análisis volumétrico 3D de la inestabilidad del macizo rocoso en diversas secuencias de tajeo 60 3D volumetric analysis of rock mass instability in various stope sequences 88 Caracterización del macizo rocoso para el diseño de tajeos abiertos 88 Characterization of the Rock Mass for Open Stope Design Seguridad Safety Geomecánica Geomechanics Editorial Editorial 132 Programa de ergonomía y mejoras en el ambiente de trabajo 132 Ergonomics Program and Improvement in the Work Environment 108 Ampliación vertical de un talud de suelo reforzado con geosintéticos de 41 m de altura 108 Vertical Expansion of a 41 m High Geosynthetic-Reinforced Soil Slope 16 Bienvenidos a PERUMIN 17 Welcome to PERUMIN 35 Flotación de partículas gruesas 35 Flotation of Coarse Particles 18 Aumento del tamaño de partícula en las operaciones del pad 4B para mejorar las condiciones de permeabilidad durante el proceso de lixiviación 18 Particle Size Increase in Pad 4B Operations to Improve Permeability Conditions during the Leaching Process Content Ofrecer a nuestros lectores conocimiento, tecnología e innovación, orientados al desarrollo productivo y sostenible de las operaciones mineras, buscando la mejora de la calidad y competitividad del sector minero. Misión: Nuestra Portada Foto: F45
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / SEPTIEMBRE 2022 / EDICIÓN 540 16 Bienvenidos a PERUMIN Editorial Desde su creación en 1954, cuando presidía el Instituto de Ingenieros de Minas del Perú (IIMP), Hernando Labarthe, la Convención de Ingenieros de Minas, hoy PERUMIN, se constituyó en el espacio por excelencia para que los profesionales del sector compartan sus experiencias en la solución de los problemas que se presentan en el día a día de las operaciones mineras. Con el tiempo la agenda temática se amplía para no solo analizar temas técnicos sino también de la coyuntura minera que, en esos primeros años, tomaba un renovado impulso con la aplicación del innovador Código de Minería de 1950, que promovió Mario Samamé. En aras de seguir con el fomento de la presentación de estudios técnicos, en 1976 se instituye el Premio Minería, hoy Premio Nacional de Minería, para reconocer al trabajo técnico que por su alto nivel represente una importante contribución al desarrollo de la minería, a lo que se sumó el crecimiento de la feria de exhibición de maquinaria y equipos de última generación. Es así que cada dos años, cientos de profesionales nacionales y extranjeros presentan investigaciones aplicadas, cuya temática ha evolucionado en el tiempo de la mano con el desarrollo tecnológico vinculado a la actividad minera. En esta oportunidad, como parte del Foro de Tecnología, Innovación y Sostenibilidad (Foro TIS) se registraron más de 500 trabajos distribuidos en ocho áreas del conocimiento, que abarcan además de los tradicionales procesos mineros temas de sostenibilidad, gestión social y economía circular. Esto se complementa con la participación de los principales líderes de la industria global y la academia, quienes analizarán la realidad del sector en la búsqueda de alternativas de solución a los principales problemas que enmarcan la actividad minera tanto desde una visión interna como del ineludible contexto internacional. Sin duda, la Convención Minera en estos 68 años y 35 ediciones se ha consolidado como uno de los encuentros especializados más importantes del mundo que, sin perder su esencia técnica, presenta una mirada integradora de la trascendencia de la minería y las oportunidades que esta representa para un país como el nuestro con aún grandes brechas sociales y económicas, pero también con un vasto potencial geológico. La transición hacia una economía verde a nivel global, es uno de los mayores desafíos de los productores mineros, porque a la par de incrementar la productividad para abastecer la nueva demanda, deben hacerlo en línea con las tendencias de preservación del medio ambiente, transparencia, cambio de matriz energética y relacionamiento social. En ese contexto, PERUMIN responde con el análisis técnico para incorporar innovadoras tecnologías que hagan a las operaciones más competitivas y, a la vez, con el debate alturado y presentación de propuestas para hacer una minería cada vez más comprometida con el desarrollo sostenible. Asistimos a una gran transformación en el mundo y la minería está llamada a liderar ese cambio. Como país minero tenemos el deber y la oportunidad de ser parte y aprovechar esta coyuntura, en beneficio de la humanidad y para alejar de la pobreza a más peruanos. En ese sentido, la Convención Minera es un llamado a reflexionar y tomar las decisiones más acertadas para estar en la cresta de ola y no ser arrastrados por ella. Bienvenidos a PERUMIN con el convencimiento que serán días enriquecedores para todos los participantes, que se acercarán a lo último del conocimiento científico y tecnológico, y recibirán de primera mano las principales novedades de la agenda minera, así como el desarrollo tecnológico que ofrecen las empresas globales para que la minería sea cada vez más productiva, competitiva y promotora del desarrollo sostenible. Venancio Astucuri, director.
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / SEPTIEMBRE 2022 / EDICIÓN 540 17 Welcome to PERUMIN Editorial S ince its creation in 1954, when Hernando Labarthe was president of the Peruvian Institute of Mining Engineers (IIMP), the Convention of Mining Engineers, today PERUMIN, has become the ideal venue for professionals in the sector to share their experiences in solving day-to-day issues that arise in mining operations. As time went by, the agenda was broadened to analyze not only technical issues but also the mining situation which, in those early years, took on a new momentum with the implementation of the innovative Mining Code of 1950, promoted by Mario Samamé. In order to continue encouraging the submission of technical papers, in 1976 the “Premio Minería”, today known as “Premio Nacional de Minería” (National Mining Award), was created to recognize technical works that, due to their excellence, represent an important contribution to the development of mining, in addition to the growth of the exhibition fair of state-of-the-art machinery and equipment. Thus, every two years, hundreds of national and foreign professionals present applied researches, whose subject matter has evolved over time hand in hand with the technological development linked to the mining activity. On this occasion, as part of the Technology, Innovation and Sustainability Forum (TIS Forum), more than 500 papers were submitted distributed in eight areas of knowledge, covering sustainability, social management and circular economy, in addition to traditional mining processes. This is complemented by the participation of top leaders of the global industry and academia, who will analyze current developments in the sector in the search for alternative solutions to the main issues affecting the mining activity, both from an internal perspective and from the unavoidable international context. Undoubtedly, the Mining Convention in these 68 years and 35 editions has established itself as one of the most important specialized meetings in the world that, without losing its technical essence, presents a comprehensive view of the importance of mining and the opportunities it represents for a country like ours with still large social and economic gaps, but also with a vast geological potential. The transition to a global green economy is one of the greatest challenges for mining companies, because in addition to increasing productivity to meet the new demand, they must do so in line with the trends of environmental preservation, transparency, change in the energy matrix and social relations. In this context, PERUMIN provides technical analysis to incorporate innovative technologies that will make operations more competitive and, at the same time, with a debate and submission of proposals to make mining more and more committed to sustainable development. We are witnessing a great transformation worldwide and mining is called upon to lead this change. As a mining country, we have the duty and the opportunity to be part of and take advantage of this situation, for the benefit of humanity and to keep more Peruvians out of poverty. In this sense, the Mining Convention is a call to reflect and make the right decisions to be on the crest of the wave and not be swept away by it. Welcome to PERUMIN. We are convinced that these will be enriching days for all participants, who will learn about the latest scientific and technological developments, and will receive first-hand information about the main innovations in the mining agenda, as well as the technological developments offered by global companies to make mining increasingly more productive, competitive and a promoter of sustainable development. Venancio Astucuri, director.
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / SEPTIEMBRE 2022 / EDICIÓN 540 18 Aumento del tamaño de partícula en las operaciones del pad 4B para mejorar las condiciones de permeabilidad durante el proceso de lixiviación Particle Size Increase in Pad 4B Operations to Improve Permeability Conditions during the Leaching Process Plantas de beneficio Por: José Luis Alvis, metalurgista Senior y Manuel Aragón Gutiérrez, gerente de Servicios Compartidos/Centro de Excelencia, Sociedad Minera Cerro Verde. By: José Luis Alvis, Senior Metallurgist, y Manuel Aragón, Manager of Shared Services/Center of Excellence, Sociedad Minera Cerro Verde. Resumen A lo largo de los años, el mineral enviado al proceso de lixiviación en Cerro Verde ha tenido un aumento en el contenido de arcillas y, por lo tanto, en los finos. El efecto principal es la disminución de la permeabilidad en la pila de lixiviación. Se han aplicado diferentes controles, como la mezcla de mineral de mina, incremento del tamaño de partícula del mineral chancado, monitoreo en línea de los niveles de agua subterránea y otros, para evitar problemas de estabilidad por baja permeabilidad en la pila de lixiviación. Como parte de la gestión operativa, se decidió aumentar el P80 de mineral chancado que va a la pila, de 13 a 16 milímetros, con el fin de mejorar las condiciones de permeabilidad y también minimizar los efectos de la decrepitación que se observó después del primer ciclo de lixiviación, las fracciones finas se pueden duplicar después del primer ciclo de lixiviación a los 200 días. Abstract Over the years, the ore sent to the leaching process at Cerro Verde has had an increase in clay content and, therefore, in fines. The main effect is the decrease in permeability in the heap. Different controls have been applied, such as blending mine ore, increasing the particle size of crushed ore, on-line monitoring of groundwater levels and others, to avoid stability problems due to low permeability in the leach heap. As part of the operational management, it was decided to increase the crushed ore P80 that goes to the heap, from 13 to 16 millimeters, in order to improve permeability conditions and also minimize the effects of decrepitation that was observed after the first leaching cycle; the fine fractions can be doubled after the first leaching cycle at 200 days. In this paper, we will show several options that were managed to address the fines/clay content, applicable
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / SEPTIEMBRE 2022 / EDICIÓN 540 19 En el presente estudio, se mostrarán varias opciones que se manejaron para hacer frente al contenido de finos/arcillas, aplicables a las condiciones operativas de Cerro Verde. Asimismo, los trabajos realizados en laboratorio y en campo para soportar el cambio en el tamaño de partícula, como pruebas de permeabilidad y aglomeración, seguimiento de la decrepitación del mineral y el impacto en la recuperación de cobre. Introducción Operaciones Cerro Verde Desde 2006, con la puesta en marcha de la concentradora 1, Cerro Verde es principalmente una operación de molienda. La producción del circuito Hidro representa alrededor del 8 al 10% del total de cobre producido. En términos de planificación de mina, el suministro de mineral al proceso Hidro proviene de stocks temporales, sulfuros secundarios y pit Cerro Negro, que es mineral oxidado. Por lo mencionado, las reubicaciones de palas para mejorar la calidad del mineral suministrado a las pilas por mezcla de frentes, son dificultosas de realizar. Proceso de lixiviación El circuito de lixiviación en Cerro Verde está compuesto por operaciones de ROM y Crush Leach. El promedio de flujo total de PLS es de alrededor de 20,000 galones por minuto. Figura 1. Panorama general de la mina Cerro Verde. Figura 2. Vista general de la mina Cerro Verde. to Cerro Verde's operating conditions; as well as the work done in laboratory and on site to support the change in particle size, such as permeability and agglomeration tests, monitoring of ore decrepitation and the impact on Copper Recovery. Introduction Cerro Verde Operations Since 2006, with the commissioning of concentrator 1, Cerro Verde has been primarily a grinding operation. Hydro circuit production represents about 8 to 10% of its total copper production. In terms of Mine Planning, the ore supply to the Hydro Process comes from temporary stocks, secondary sulfides, and the Cerro Negro pit, which is oxidized ore. Therefore, the relocation of scooptrams to improve the quality of ore supplied to the heaps due to the blending of faces is difficult to carry out. Leaching Process The leaching circuit at Cerro Verde is composed of ROM and crush leach operations. The average total PLS flow rate is about 20,000 gallons per minute. Ore for pad 4B is agglomerated with raffinate and sulfuric acid at rates between 5 to 9 kg of acid per mt of ore. The material is then placed on pad 4B using a radial stacker. Table 1 shows the main characteristics of pad 4B. The P80 of the crushed leach ore was 13 mm and irrigation is with driplines at 0.13 liters / (min.m2) as irrigation rate. The regular leaching cycle is 220 days. At the end, another lift is stacked on top to continue operations. The content of swelling clays in the ore delivered to the Hydro process has been increasing. S Clay have a huge impact on permeability in the Heap Leach operation
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / SEPTIEMBRE 2022 / EDICIÓN 540 20 El mineral para el pad 4B se aglomera con rafinato y ácido sulfúrico en tasas entre 5 a 9 Kg de ácido por Tm de mineral. Luego, el material se coloca en el pad 4B utilizando un apilador radial. La Tabla 1 muestra las principales características del pad 4B. El P80 del mineral de lixiviación chancado era de 13 mm y el riego es con líneas de goteo a 0.13 litros / (min.m2) como tasa de riego. El ciclo regular de lixiviación es de 220 días. Al término, otra capa se apila encima para continuar las operaciones. El contenido de arcillas expansivas (Swelling clays) en el mineral entregado al proceso Hidro ha ido en aumento. Las arcillas S Clay tienen un enorme impacto en la permeabilidad en la operación de lixiviación en pilas debido a su alta capacidad para absorber agua y expandirse, disminuyendo la porosidad y la conductividad vertical. El efecto final es el encharcamiento en las áreas donde el contenido de arcilla es mayor. El alto contenido de finos y arcillas también afecta la operación de la planta de chancado y fajas trasportadoras debido a los eventos de taponamiento en los chutes, sobrecarga de fajas, etc. El contenido de arcilla expansiva en el mineral suministrado para Cerro Verde ha aumentado significativamente desde el 2017 del 3% promedio al 4%. La Figura 4 muestra la tendencia actual. En abril de 2017, la planta de chancado estuvo detenida varios días, debido a la no entrega de mineral para el proceso Hidro, por no contarse con mineral con un contenido menor a 3.5% en S Clay. Con estos antecedentes, se evaluaron varias alternativas para aumentar el contenido de arcilla al proceso minimizando el efecto de pérdida de permeabilidad. Este alto contenido de arcillas y finos también puede conducir a problemas de estabilidad en el pad, porque hay sectores de alta saturación que eventualmente pueTabla 1: Almohadilla 4B – Características de Lixiviación HEAP LEACH PAD (High Grade ore) Area 110 Hectares (impervious liner HDPE) High of lift 7.2 mts Irrigation 17,000 gpm (mixing Raff and ILS) Cu Recovery 75% (3 leaching cycles). Leaching cycle 200 days (complete cycle) Figura 3. Efectos de las arcillas y finos sobre el riego en el proceso de lixiviación (pondings). due to their high capacity to absorb water and expand, decreasing porosity and vertical conductivity. The final effect is ponding in areas where clay content is high. The high content of fines and clays also affects the crushing plant and conveyor belt operation due to plugging events in chutes, conveyor belt overload, etc. The swelling clay content in the ore supplied for Cerro Verde has increased significantly since 2017 from an average of 3% to 4%. Figure 2.4 shows the current trend: In April 2017, the crushing plant was shut down for several days due to the non-delivery of ore for the Hydro Process because of a lack of ore containing less than 3.5% S Clay. With this background, several alternatives were evaluated to increase the process clay content while minimizing the effect of permeability loss. This high clay and fines content can also lead to stability problems in the pad, as there are sectors of high saturation that may eventually even liquefy after a significant earthquake occurs.
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MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / SEPTIEMBRE 2022 / EDICIÓN 540 22 den incluso licuarse después de que ocurra un sismo significativo. Además, de acuerdo con los datos de la prueba geotécnica Cone Penetration Test (CPT), se han identificado áreas con comportamiento contractivo y dominadas por finos, precisamente estas corresponden a sectores finos/ arcillosos. Los eventos geotécnicos pueden requerir costosas remediaciones como pozos de bombeo de solución, instalación de drenajes verticales y horizontales, drenajes con mechas, reconfiguración de taludes, construcción de contrafuertes, etc. En la Figura 8, se muestra como ejemplo el contrafuerte construido en la frentera del pad 4B. En general, un contrafuerte puede costar 50 dólares por tonelada de material utilizado para la construcción. Para este caso, se requirieron alrededor de US$ 4 millones. Actividades desarrolladas e implementadas Alternativas para tratar el mineral con alto contenido de arcillas y finos En general, para sostener una operación segura en los pads permanentes de lixiviación se tienen las siguientes alternativas para hacer frente a las arcillas y finos: Incremento del tamaño de partícula con disminución de recuperación de cobre. Según pruebas, se puede perder alrededor del 2% en recuperación por cada milímetro de incremento del P80 en el primer ciclo de lixiviación. Mejorar la mezcla en mina: que no es tan fácil de implementar teniendo en cuenta que el área de mina en Cerro Verde necesita mover alrededor de un millón de toneladas por día para sus procesos. Perfeccionar la mezcla en el stock pile producto del chancado primario. Sin embargo, si solo recibe mineral con alta arcilla y de alto fino en algún momento, no hay material grueso adicional para mezclar. Modificar la configuración de la planta de chancado para zarandear separando la fracción fina del mineral para enviarla a otro proceso. Figura 4. Aumento de las arcillas hínchanles en pad 4B. Figura 5. Rendimiento diario a pad 4B. Figura 6. Sección de control típica que muestra material licuable. In addition, according to data from the geotechnical Cone Penetration Test (CPT), areas with contractive behavior and dominated by fines have been identified, precisely these areas correspond to fine/clay sectors. Geotechnical events may require costly remediation such as solution pumping wells, installation of vertical and horizontal drains, wick drains, slope reconfiguration, construction of buttresses, etc. Figure 7 shows an example of the buttress built in the face of pad 4B. In general, a buttress can cost $50 per ton of material used for construction. For this construction, about $4 million dollars were required. Activities Developed and Implemented Alternatives for treating ore with a high content of clays and fines In general, to support a safe operation in permanent leach pads, the following alternatives are available to deal with clays and fines: Increased particle size with decreased copper recovery. According to tests, around 2% in copper recovery can be lost for each millimeter increase in P80 in the first leaching cycle. Improve mine blending: not so easy to implement considering that Cerro Verde mine area needs to handle about one million tons per day for its processes. Improve blending in the stockpile from primary crushing. However, if only high clay and high fine
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MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / SEPTIEMBRE 2022 / EDICIÓN 540 24 Instalar sistemas adicionales de drenaje con incremento de costos operativos sin garantía que sean efectivos en toda la extensión del pad. La recuperación también es un problema debido al cortocircuito del PLS. Consideraciones para el aumento de P80 Efectos en la recuperación de Cu: las pruebas de columna determinaron que aumentar el tamaño en orden de 1 mm el P80 disminuye la recuperación de cobre pronosticada en un 2% (ver Figura 9). El tamaño máximo de partícula mineral para una aglomeración óptima: el mejor enfoque es realizar pruebas de aglomeración. Decrepitación y migración de finos: es crítico determinar el beneficio de incrementar el P80 en la menor generación de finos debido a la decrepitación del mineral. La Figura 10 muestra las curvas de tamaño de partícula para varias muestras tomadas en el pad 4B. Se puede observar que el contenido fino varía del 10 al 25%. No es mayor el efecto negativo en la recuperación de Cu del mineral suministrado al pad 4B, por la accesibilidad que se tiene. En las fracciones gruesas (tamaños 1/2", 3/8" y 1/4"), se observó que la fracturación se debe a la alteración de la roca, formando lajas. Además, la accesibilidad a las especies mineralógicas que contienen Cu y Fe es del 99.7%. Los granos inaccesibles son muy pequeños (5 a 25 micras) incrustados en cuarzo. Pruebas de aglomeración Se determinó que en la etapa de aglomeración (adhesión de finos a las partículas gruesas) es óptima hasta un contenido en la fracción +3/4” del 8% (45% +3/8"). Las Figuras 12 y 13 muestran la calidad del mineral aglomerado en términos de los finos adheridos a las partículas gruesas, después de varias pruebas realizadas manualmente a escala de laboratorio. Figura 7. Gráficos CPT que muestran secciones finas. Figura 8. Contrafuerte construido en frentera norte del pad 4B. ore is received at some point, there is no additional coarse material to blend. Modify the crushing plant configuration to screen and separate the fine fraction of ore and send it to another process. Install additional drainage systems - with increased operating costs and no guarantee that they will be effective throughout the entire pad. Recovery is also an issue due to PLS short circuit. Considerations for increasing P80 Effects on Cu recovery: Column tests determined that increasing the size of P80 by 1 mm decreases the predicted copper recovery by 2%. The maximum mineral particle size for optimum agglomeration: the best approach is to perform agglomeration tests. Decrepitation and fines migration: it is critical to determine the benefit of increasing the P80 in reducing fines generation due to ore decrepitation. Figure 10 shows the particle size curves for several samples taken in pad 4B; the fine content can be seen to vary from 10 to 25%. There is no major negative effect on the Cu recovery of the ore supplied to Pad 4B, due to the accessibility
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MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / SEPTIEMBRE 2022 / EDICIÓN 540 26 También, se efectuó una campaña de muestreo del mineral aglomerado y apilado en el pad a diferente profundidad (superior, media e inferior de la pila) y se encontró en general una excelente distribución uniforme de partículas a esas diferentes ubicaciones en el talud. Esto confirma lo que se logró en el laboratorio metalúrgico, por lo que se alcanzó una buena aglomeración hasta una fracción de +3/4 pulgadas como top size. Pruebas de permeabilidad La permeabilidad es la medida de la facilidad con la que la solución lixiviante se mueve a través de la pila de mineral. Existe una relación entre la permeabilidad y la distribución del tamaño de grano del mineral dentro de las pilas de lixiviación. Los estudios experimentales para investigar estas relaciones consisten en la variación sistemática de valores de los parámetros estadísticos (tamaño de partícula y presión de compactación) y la evaluación consecuente de la permeabilidad de las muestras. Se desarrollaron varias gráficas que relacionan la permeabilidad con el tamaño de partícula, determinando la compactación que se tiene al apilarse capas superiores de mineral. La prueba desarrollada para establecer la permeabilidad del mineral bajo una mayor presión de confinamiento fue efectuada por el método de pared flexible. El aparato de prueba consiste en un cilindro de látex de 6 pulgadas de diámetro, piedra porosa inferior, placa base con un drenaje, placa superior porosa, marco de reacción y un dispositivo de carga. En la Figura 15, se presenta el aparato de ensayo. Primero se pesa una muestra de mineral y luego se deposita en el cilindro de látex. Se registra su densidad y el contenido de humedad inicial. A constante permeabilidad en la cabeza se inicia la prueba, sin carga, en general de acuerdo con el método de prueba. La carga axial se incrementa a una presión tal, que simula alturas de pila o elevaciones apiladas por encima. La prueba de permeabilidad se repite bajo nueva carga. La experiencia con este tipo de pruebas puede llevarse a cabo para diferentes tamaños de partícula tanto para Figura 9. Efecto para aumentar el P80 en la recuperación de Cu. Figura 10. Decrepitación del mineral en el tiempo. Figura 11. Ore Briquetas - 1/2" tamaño. Briqueta de mineral y micro imagen que muestra fracturas. of the ore. In the coarse fractions (sizes 1/2", 3/8" and 1/4"), it was observed that the fracturing is due to rock alteration, forming slabs. In addition, accessibility to Cu- and Fe-bearing mineralogical species is 99.7%. Inaccessible grains are very small (5 to 25 microns) embedded in quartz. Agglomeration Tests It was determined that the agglomeration stage (adhesion of fines to coarse particles) is optimal up to a content in the +3/4" fraction of 8% (45% +3/8"). Figures 12 and 13 show the quality of the agglomerated ore in terms of fines attached to coarse particles, after several tests performed manually at laboratory scale. In addition, a sampling campaign of the agglomerated and stacked ore in the pad at different depths (top, middle and bottom of the pile) was carried out, and an excellent overall uniform distribution of particles was found at these different locations in the slope. This confirms what was achieved in the Metallurgical Laboratory, achieving good agglomeration up to a fraction of +3/4 inches as top size. Permeability Tests Permeability measures the ease with which the leach solution moves through the ore heap; there is
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / SEPTIEMBRE 2022 / EDICIÓN 540 27 la cabeza como para los ripios finales del mineral que es apilado en un pad permanente de lixiviación. Al graficar resultados, se observa que incrementando la fracción +3/8" de 35 a 45%, la permeabilidad aumenta en casi un 100%. Como se muestra en la Figura 16. Uno de los aspectos más críticos a considerar para estas evaluaciones es el contenido de arcillas expansivas (swelling clays) en el mineral entregado al proceso Hidro y específicamente para Cerro Verde se ha definido que para 30 a 35% +3/8", el contenido máximo de S Clay es de 3.5%. Otros ensayos indican que aumentando la fracción de +3/8 pulgadas en un 10%, también permite y confirma que es posible incrementar el contenido de S Clay hasta el 4.5% en el mineral apilado. Se observó que el contenido total de arcilla no debía cambiarse. La Figura 17 muestra que al incrementar el tamaño de partícula en un 10%, la permeabilidad aumenta en casi un 100%, y esto permite también expandir el contenido de swelling clay de 4 al 4.5%. Como información complementaria, se han desarrollado varias campañas de perforación en el pad 4B a diferentes profundidades con distintas distribuciones de tamaño de partícula y se ha registrado el efecto sobre la permeabilidad a distintos contenidos finos (-200 Mesh). Se observa que aumentando la fracción de malla menos 200 del 6 al 10%, la permeabilidad disminuye en casi el 80%. Esto se muestra en la Figura 18, considerando la fracción fina hasta el 22%, donde la permeabilidad es casi cero correspondiente a una presión de compactación de cinco capas (lifts) de mineral apilado. Finalmente, se ha observado la influencia en la permeabilidad respecto al contenido de arcillas totales. Para Cero Verde el contenido máximo permitido de arcillas totales en el proceso es de 8.5%. Figura 12. Aglomeración en fracción +3/4 en 4%. Figura 13. Aglomeración en fracción +3/4 en 8%. Figura 14. Distribución del tamaño de partícula a diferente profundidad. a relationship between permeability and the grain size distribution of the ore within the leach heap. Experimental studies aimed at investigating these relationships consist of the systematic variation of statistical parameter values (particle size and compaction pressure) and the consequent evaluation of sample permeability. Several graphs were developed relating permeability to particle size determining the compaction that occurs when top lifts of ore are stacked. The test developed to determine ore permeability under increased confining pressure was performed using the flexible wall method. The test apparatus consists of a 6-inch diameter latex cylinder, bottom porous stone, base plate with a drain, top porous plate, reaction frame, and a loading device. Figure 4.1 shows the test apparatus. A sample of ore is first weighed and then deposited in the latex cylinder. Its density and initial moisture content are recorded. At constant permeability in the head, the test is started without load, usually in accordance with the test method. The axial load is increased to such a pressure that it simulates heap heights or stacked elevations above. The permeability test is repeated under new load. Experience with this type of testing can be carried out for different particle sizes for both the head and final riprap of ore that is stacked on a permanent leach pad.
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / SEPTIEMBRE 2022 / EDICIÓN 540 28 Seguimiento de la decrepitación Durante el ciclo de lixiviación, debido al ataque ácido, el mineral se decrepita, es decir, el contenido fino aumenta a un ritmo variable, dependiendo de la mineralogía accesibilidad, porosidad, etc. Se observó en el pad 4B que la tasa de decrepitación es de casi el 100% en la fracción de finos (-100 y -200 M), lo que significa que, por ejemplo, que si al comienzo del ciclo de lixiviación el -200 M es del 9%, después de completar el primer ciclo, el contenido de finos en esta malla está en el rango del 18 al 20%. La Figura 20 muestra la tasa de decrepitación comparando la distribución del tamaño de partícula en cero días y después de 240 días de lixiviación. Varios muestreos con barreno en la pila mostraron que el contenido de finos, -200 M (-74 micrones) después del primer ciclo de lixiviación, aumenta casi el doble. El mismo efecto se verificó también para la fracción de -100 M (-150 micrones) y para los tamices más gruesos, 3/8", por ejemplo, se observó una disminución entre el 20-30%. Para las operaciones de lixiviación en Cerro Verde, el KPI para el tamaño-200 M es del 9.5% al inicio del ciclo. Figura 15. Permeámetro de pared flexible. Figura 16. Efecto del tamaño de partícula sobre la permeabilidad. Figura 17. Efecto del contenido de S Clay en la permeabilidad. When results are plotted, it is observed that by increasing the fraction +3/8" from 35 to 45%, permeability increases by almost 100%. As shown in Figure 16. One of the most critical aspects to consider for these evaluations is the swelling clays content in the ore delivered to the Hydro Process and specifically for Cerro Verde it has been defined that for 30 to 35% +3/8", the maximum S Clay content is 3.5%. Other tests indicate that increasing the +3/8-inch fraction by 10% also allows and confirms that it is possible to increase the S Clay content up to 4.5% in the stacked ore. It was noted that the total clay content should not be changed. Figure 17 shows that by increasing the particle size by 10%, the permeability increases by almost 100%, and this also increases the Swelling Clay content from 4 to 4.5%. As complementary information, several drilling campaigns have been developed in pad 4B at different depths with different particle size distributions and the effect on permeability at different fine contents (-200 Mesh) has been recorded. By increasing the minus 200 mesh fraction from six to ten percent, the permeability decreases by almost 80 percent. This is shown in Figure 18, considering the fine fraction up to 22%, where the permeability is almost zero corresponding to a compaction pressure of five lifts of stacked ore. Finally, it has been observed that the influence on permeability with respect to total clay content. For Cerro Verde, the maximum total clay content allowed to enter the process is 8.5%.
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MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / SEPTIEMBRE 2022 / EDICIÓN 540 30 Después del incremento de tamaño de 30 a 40-45% en la fracción +3/8", la decrepitación disminuyó en casi un 50% como se muestra en la Figura 22, que es bastante menor que los registros que se tenían a valores menores del P80. Este incremento en el P80 se logró abriendo el circuito de zarandeo terciario, y el control del tamaño de partícula se realizó utilizando un sistema de muestreo automático en la faja final que alimenta al pad de lixiviación. Otra conclusión importante es que la decrepitación en el mineral se inicia entre la aglomeración y el apilamiento debido principalmente a la adición de ácido en el aglomerado y el trasporte por fajas. Es menor este efecto en el mineral ya depositado en la pila. La Figura 23 muestra que el efecto principal de decrepitación ocurre en las primeras etapas del ciclo de lixiviación, y las muestras obtenidas a mayores ciclos no se ven afectadas significativamente. Figura 18. Permeabilidad a diferentes contenidos finos y presión de compactación. Figura 19. Efecto del contenido de S Clay en la permeabilidad. Figura 20. Pad 4B, ratio de decrepitación (1/2). Decrepitation Follow-Up During the leaching cycle, due to acid attack, ore decrepitates, i.e., fine content increases at a variable rate, depending on the mineralogy, accessibility, porosity in the ore. It was observed in pad 4B that the decrepitation rate is almost 100% in the fines fraction (-100 and -200 M), which means that, for example, if at the beginning of the Leach Cycle the -200 M is 9%, after completing the first Leach Cycle, the fines content in this screen is in the range of 18 to 20%. Figure 20 shows the decrepitation rate comparing the particle size distribution at zero days and after 240 days of leaching. Several auger samplings on the heap showed that the fines content, -200 M (-74 microns) after the first leaching cycle, almost doubles. The same effect was also verified for the -100M (-150 microns) fraction, and for the coarser screens, 3/8" for example, a decrease between 20-30 % was observed. For Cerro Verde's leaching operations, the KPI for -200M size is 9.5% at the beginning of the leaching cycle. After the size increase from 30 to 40-45% at fraction +3/8", the decrepitation decreased by almost 50% as shown in Figure 22, which is quite lower than the records at lower values of P80. This increase in P80 was achieved by opening the tertiary screening circuit, and particle size control was performed using an automatic sampling system in the final conveyor that feeds the leach pad. Another important conclusion is that decrepitation in the ore starts between the agglomeration and stacking process, mainly due to the addition of acid in the agglomerate and the transport by conveyor belts. This effect is lower in the ore already deposited in the heap. Figure 23 shows that the main decrepitation effect occurs in the early stages of the leaching cycle, and
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MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / SEPTIEMBRE 2022 / EDICIÓN 540 32 Recuperaciones en la lixiviación en pilas Las recuperaciones de cobre en el pad 4B, en el nivel 15, promedian 1.7% menos que el modelo metalúrgico. A partir del nivel (capa) 11, el tamaño de partícula del mineral se incrementó de 35 a 45% +3/8". Es importante considerar que el inventario de Cu se puede perder debido a este incremento de tamaño. Como se mostró en la sección anterior, la recuperación puede verse afectada en un 8 a 9% cuando el tamaño de partícula se incrementa en un 10%, por lo que el trabajo futuro es revisar cuidadosamente el mejor escenario económico para el parámetro del P80 en las operaciones de lixiviación. Ratio gruesos/finos control del contenido de finos y arcillas El ratio gruesos/finos, relación del contenido de toneladas de finos referido a mallas –M 200 y –M 100 respecto a las toneladas de gruesos representados en la fracción +3/8”, es el índice de seguimiento de la permeabilidad que se tiene en el mineral apilado en el pad. En base a las diferentes pruebas descritas anteriormente se estableció los siguientes KPI: Figura 21. Fracción -200 M al inicio y después del primer ciclo de lixiviación. Figura 22. Decrepitación a través del ciclo de lixiviación. Figura 23. Decrepitación a través del ciclo de lixiviación (2/2). samples obtained at higher leaching cycles are not significantly affected. Heap Leach Recoveries Copper recoveries in pad 4B, at lift 15, average 1.7% less than the metallurgical model. Starting at lift 11, the particle size of the ore increased from 35 to 45 %+3/8". It is important to consider that Cu inventory may be lost due to this increase in size. As shown in the previous section, recovery can be affected by 8 to 9 % when the particle size is increased by 10 %, so future work would involve carefully reviewing the best economic scenario for the P80 parameter in Leaching Operations. Coarse/Fine Ratio - Control of Fines and Clays Content The coarse/fine ratio, which is the ratio of tons of fines content referred to -M200 and -M100 mesh to tons of coarse represented in the +3/8" fraction, is the ore stacked permeability monitoring index in the pad. Based on the different tests described above, the following KPIs were established: Conclusions 1.It is possible to achieve a good quality of agglomeration at 8% +3/4". 2.Permeability increases significantly when the +3/8" fractions go from 30 to 40-45%. 3.With an ore content of up to 5% swelling clay (SC) the permeability remains the same when the coarse fraction (3/4" and 3/8") is increased. 4.At 30 % +3/8" decrepitation almost doubles the fine fraction after the first leaching cycle.
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MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / SEPTIEMBRE 2022 / EDICIÓN 540 34 Conclusiones 1.Es posible alcanzar una buena calidad de aglomeración en tamaños 8% +3/4”. 2.La permeabilidad aumenta notablemente cuando las fracciones de +3/8" pasan de 30 a 40-45%. 3.Con un contenido en el mineral de hasta 5% de arcilla expansiva la permeabilidad se mantiene igual cuando se incrementa la fracción gruesa (3/4" y 3/8"). 4.Al 30% +3/8" por la decrepitación casi se duplica la fracción fina después del primer ciclo de lixiviación. 5.Cuando las fracciones más gruesas se incrementan al 8% +3/4", o al 45% la fracción +3/8", la decrepitación en el tamaño -200 M disminuye un promedio del 50%. 6.La decrepitación ocurre principalmente después de la aglomeración y cuando el mineral es apilado en el pad. 7.El registro diario de los ratios gruesos/finos permite el seguimiento de la permeabilidad en la pila y la identificación de zonas que pudieran presentar eventos de problemas de percolación. 8.La recuperación total de cobre se ve afectada en un 1.7% después del primer ciclo de lixiviación. Sin embargo, el efecto sobre las pérdidas de inventario de Cu debe evaluarse para definir el mejor escenario económico para el proceso de lixiviación. Agradecimientos Un agradecimiento especial a Guillermo Canchis, Casey Clayton y Bill Sircy por todo el apoyo en las actividades descritas en este documento. Bibliografía Informes internos en el Área Hydromet, 2017- 2021. Informes Internos Área de Geotecnia 2017-2021. Tabla 2. Registro de Variación de Ratios Finos/Gruesos Size Distribution (%) Ratio: Coarse/Fines Total CLAYS % SC Year +3/4" +3/8" -#100 -#200 +3/8"/-#100 +3/8"/-#200 2016 1.3 33.3 9.9 5.0 2.7 3.4 5.0 3.0 2017 3.8 39.6 8.6 5.1 3.5 4.6 5.1 3.6 2018 6.1 42.4 8.0 6.8 4.1 5.4 6.8 3.8 2019 4.9 41.7 9.1 6.6 4.1 5.3 6.2 3.7 2020 5.2 42.9 10.3 7.9 4.1 5.4 5.1 3.5 2021 5.4 39.0 8.7 6.6 4.5 5.9 6.1 4.2 2022 8.0 42.3 8.9 6.6 4.8 6.4 6.2 4.0 Figura 24. Recuperaciones a escala industrial. 5.When the coarser fractions are increased to 8% +3/4", or 45% fraction +3/8", the decrepitation in the -200 M size decreases by an average of 50%. 6.Decrepitation occurs mainly after agglomeration and when the ore is stacked on the pad. 7.Daily recording of the coarse/fine ratios allows the monitoring of permeability in the heap and identification of zones that could present percolation problem events. 8.Total copper recovery is affected by 1.7% after the first leaching cycle. However, the effect on Cu inventory losses should be assessed to define the best economic scenario for the leaching process. Acknowledgements Special thanks to Guillermo Canchis, Casey Clayton and Bill Sircy for all the support in the activities described in this document. References Internal reports of the Hydromet Area, 2017- 2021. Internal Reports of the Geotechnical Area 2017-2021.
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / SEPTIEMBRE 2022 / EDICIÓN 540 35 Flotación de partículas gruesas Flotation of Coarse Particles Plantas de beneficio Por: Jorge Ganoza, metalurgista. By: Jorge Ganoza, Metallurgist. Introducción Por muchos años, la concentración y recuperación de minerales valiosos a un costo económico dentro del circuito de molienda primaria y flotación ha sido practicada, especialmente cuando la mineralogía indica la presencia de especies de fácil flotación y de buena liberación. La información es variada, y la mayor parte se ha enfocado en el circuito de flotación y el grado de molienda del mineral. Si la mineralogía y la liberación es comprendida, la flotabilidad será entendida, ya que varios factores influirán en la recuperación del mineral valioso. Para obtener los beneficios de un circuito de molienda gruesa, es importante entender cómo moler y recuperar las partículas de mayor grosor. El beneficio potencial se puede obtener rápidamente y a un costo relativamente bajo. La aplicación requiere el control del tamaño final del producto molido y las variaciones deben reducirse tanto como sea posible para obtener una alimentación adecuada a las tecnologías de recuperación existentes. El circuito de molienda suele incluir un molino de bolas que funciona en circuito cerrado con los hidrociclones[1]. Introduction For many years, the concentration and recovery of valuable mineral at low cost in the grinding circuit and flotation circuit have been practiced at coarse size, especially when the mineralogy indicates the presence of minerals of good floatability and liberation. The information is variable, and most of the studies were focused on the flotation circuit and the fineness of grind. If the mineralogy and liberation is understood, the floatability will too, because several factors play an important role in flotation of valuable minerals. In order to get the benefits of a coarse grinding circuit is important to understand how to grind coarser and recovering the coarser particles. The potential benefit can be obtained quickly at relatively low cost. The application requires the control of the final ground product size and the variations should be reduced as much as possible to get an appropriate feed to the existing recovery technologies. The grinding circuit usually includes a ball mill operating in closed circuit with the hydrocyclones [1].
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / SEPTIEMBRE 2022 / EDICIÓN 540 36 El concepto de recuperación de minerales valiosos en el circuito de molienda o en la descarga de un molino no es nuevo. Los concentradores de oro han utilizado jigs y celdas de flotación, mientras que las plantas de plomo-zinc han usado celdas unitarias para recuperar partículas gruesas de galena y los minerales de plata en la descarga de los molinos o la descarga inferior de los hidrociclones. La tecnología de flotación de partículas gruesas aumenta el límite superior del tamaño de partículas del alimento al circuito de flotación, y puede reducir el consumo de energía, lo que es especialmente adecuado para la disposición de relaves por la presencia de partículas gruesas[2]. En los últimos años, se han aplicado varias tecnologías de flotación de partículas gruesas, pero los equipos suelen ser de diseño variable y siempre tomando como referencia los diseños realizados por fabricantes con muchos años de experiencia. Con base en las propiedades de los minerales y su dificultad en la flotación, el equipo como la celda unitaria y la flash se han usado en el procesamiento de minerales de metales base y precisos. Estos equipos son la referencia para desarrollar nuevas celdas de flotación para partículas gruesas. Colección de partículas El proceso de flotación es un método muy efectivo para separar minerales valiosos de los presentes en la ganga durante su tratamiento en plantas de procesamiento. Este proceso consiste en una serie de subprocesos consecutivos que incluyen colisión burbuja-partícula, colección y estabilidad burbuja-partícula. Después de la colisión, la partícula se une a la superficie de la burbuja y se forma un agregado. Luego, este se transporta a la fase de espuma. La fijación de partículas en las burbujas y el desprendimiento son subprocesos críticos para una flotación exitosa. La colisión burbuja-partícula es el principal subproceso que tiene un efecto significativo en la cinética de flotación y recuperación[3]. La eficiencia de la fijación (Ea) y eficiencia de desprendimiento (Ed) cuantifican los subprocesos de adherencia y desprendimiento, respectivamente. La adherencia burbuja-partícula y los subprocesos de separación han sido relativamente inexplorados porque son complejos y están controlados por la química superficial y aspectos fisicoquímicos de partículas y burbujas de aire. El proceso de desprendimiento está controlado por la hidrodinámica de la celda de flotación. En general, Ea aumenta con un menor tamaño de partícula y un mayor ángulo de contacto. Del mismo modo, Ea disminuye al incrementar el tamaño de partícula y de burbuja, pero crece con el aumento del ángulo de contacto de la partícula[3]. Esta parte es importante en el momento de generarse la flotación de partículas gruesas. Mientras que Ed aumenta al The concept of recovering minerals in the grinding circuit or from the discharge of grinding mills is not new. Gold concentrators have utilized jigs and flotation cells while lead-zinc operations have employed unit cells to recover coarse particles of galena and silver minerals from the discharge of grinding mills or hydrocyclone underflow. The technology of coarse particle flotation increases the upper limit of the particle size of flotation feed size and can reduce energy consumption, which is especially suitable for the disposal of tailings by the presence of coarse particles [2]. In recent years, many coarse particle flotation technologies have been applied, but the equipment is usually of variable design and always taking as a reference the designs made by manufacturers with many years of experience. Based on the properties of minerals and their difficulty in flotation, the flotation equipment such as unit cell and flash flotation cell have been used to treat base metals and precious metals. They are the reference to design new flotation cells to float coarse particles. Particle Attachment The flotation process is a very effective method to separate valuable minerals from the gangue during treatment in mineral processing operations. The process consists of a series of consecutive subprocesses that include bubble-particle collision, attachment and stability of a bubble-particle. After Figura 1. Mecanismos de colisión burbuja-partícula[4].
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