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MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 8 Contenido Histórico 84 Apuntes para la historia de la minería en los Andes centrales del Perú 10 Un alcance sistemático con tecnología para el incremento de cobre fino en flotación 09 La oportunidad de la minería del cobre Procesamiento de minerales Editorial Sostenibilidad Geoingeniería Gestión Minera 24 Lixiviación en pilas de mineral aurífero con alto contenido de arcillas - Caso mina Shahuindo 44 Gestión sostenible del carbón en Newmont Yanacocha 56 Procesamiento de data sísmica y determinación de la demanda vs capacidad del sostenimiento en zonas sísmicamente activas mediante la herramienta RBHA en mina Cerro Lindo 66 El éxito de los proyectos mineros desde la adecuada gestión de la cadena de suministros PRESIDENTE: Darío Zegarra 1er. VICEPRESIDENTE: Zetti Gavelán 2do.VICEPRESIDENTE: Juan Carlos Ortíz DIRECTORES Raúl Garay Tamiko Hasegawa Gustavo Luyo Richard Contreras Homar Lozano Diana Rake Roberto Maldonado Tomás Gonzáles Karina Zevallos Enrique Ramírez Jimena Sologuren EXPRESIDENTE: Abraham Chahuan REPRESENTANTE CIP: Germán Arce GERENTE GENERAL: Gustavo De Vinatea COMITÉ EDITORIAL: Miguel Cardozo Roberto Maldonado Richard Contreras Darío Zegarra Luz Cabrera Diógenes Uceda 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 Director: Homar Lozano Editor: Hebert Ubillús Arriola Publicidad: 961748318 / 944570038 Colaboradores: Rafael Carpio, Karim Batallanos, Antonio Bravo y Ely Loayza – Miguel A. Quispe y Miguel A. Gonzalez – Fabio Loyola – G. Mescua, G. Gómez y W. Ramos – Elvis Arias – Augusto V. Ramírez Diagramación: César Blas Valdivia Corrección: C & S Comunicaciones PUBLICACIÓN OFICIAL DEL IIMP www.revistamineria.com.pe rmineria@iimp.org.pe 567 Diciembre 2024 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:
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 9 La oportunidad de la minería del cobre Si bien al cierre de 2023 se reportó un importante crecimiento de la producción de cobre en el país, cercano al 13% con 2.75 millones de toneladas, este año las cifras acumuladas a octubre presentan una realidad diferente, con una caída de 0.7% y 2.23 millones de toneladas. En ese contexto, según el último informe trimestral de Tendencias de Mercado - Proyecciones para el periodo 2024-2025 de la Comisión Chilena del Cobre, al cierre del año República Democrática del Congo, con una producción estimada en 2.98 millones de toneladas, se ubicará como segundo mayor productor del metal rojo por encima de Perú, que alcanzaría las 2.70 millones de toneladas. Esto más allá que pueda constituirse en un tema coyuntural por las vastas reservas cupríferas con las que contamos y la calidad de nuestros yacimientos, nos debe llamar la atención en el sentido que efectivamente no estamos avanzando a la velocidad y volúmenes del potencial minero que poseemos. De acuerdo con la cartera de inversión minera, más del 70% de los proyectos por ejecutarse por un monto cercano a los US$ 40 mil millones, son para la futura producción de cobre, es decir, como país estamos dejando pasar la oportunidad de generar riqueza para el desarrollo, por la aplicación de políticas y una gestión pública errática y sin visión de lo que puede verdaderamente ayudar a disminuir la pobreza. El contexto internacional, es a todas luces favorable con precios al alza, debido fundamentalmente a una mayor demanda que se expandirá en los próximos años por la necesidad de atender la transición energética global que ya es una realidad y está cambiando progresivamente el consumo de cobre en el mundo. Lamentablemente, en nuestro país las últimas administraciones de gobierno más allá de fijar un norte claro y planificar el progreso integral y descentralizado sobre la base de nuestras ventajas comparativas y competitivas, ha puesto trabas al pleno desarrollo minero y el lento crecimiento de la actual producción de cobre es el reflejo de esa realidad que debemos cambiar. Para ello, es imprescindible trabajar juntos sector público, privado y sociedad civil, para entender con claridad la magnitud de la oportunidad que estamos perdiendo de generar la riqueza suficiente para que más peruanos salgan de la pobreza y contar con los recursos para crecer armónicamente en educación, salud e infraestructura, y apalancar un desarrollo diversificado sobre la base de la minería, explotando todas nuestras potencialidades de manera estratégica. Editorial Homar Lozano Director
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 10 Procesamiento de Minerales Un alcance sistemático con tecnología para el incremento de cobre fino en flotación Por: Rafael Carpio, Karim Batallanos, Antonio Bravo y Ely Loayza, Glencore, Antapaccay. Resumen Este documento técnico ha sido desarrollado a partir de una perspectiva empresarial orientada hacia la optimización de los recursos y activos con el objetivo de aumentar la rentabilidad del negocio. Para lograr este propósito fue crucial la apertura y sinergia entre todo el equipo involucrado, ya que su interacción conjunta desempeña un papel crucial en la consecución de nuestros objetivos. Compañía Minera Antapaccay es una importante operación minera en Perú, parte del conglomerado Glencore, que comenzó sus operaciones en 2012. La mina a tajo abierto y la planta de procesos están ubicadas a 4,100 msnm en el distrito de Yauri, provincia de Espinar en la región Cusco. Actualmente alcanzó una capaFigura 1. Proceso productivo de la concentradora. Figura 2. Circuito de flotación actual de Antapaccay.
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 11 Abstract This technical document has been developed from a business perspective oriented towards the optimization of resources and assets with the aim of increasing the profitability of the business. To achieve this purpose, openness and synergy between the whole team involved was crucial, as their joint interaction plays a crucial role in achieving our objectives. Compañía Minera Antapaccay is a major mining operation in Peru, part of the Glencore conglomerate, which began operations in 2012. The open pit mine and the process plant are located at 4,100 masl in the district of Yauri, province of Espinar in the region of Cusco. It has now reached a processing capacity of 117 ktpd between its Antapaccay and Tintaya plants (37% over design). The mine has two pits (South and North), each with particular and differentiated characteristics, which represent a high variability in terms of ore quality and metallurgical response during processing. This creates major challenges in maximizing the value of the mineral resource. One of the variables to achieve this maximization is by increasing recovery and as a result fine copper production. The main challenges identified in flotation are losses in coarse fractions due to coarsening of the grind product size (P80), ores with significant presence of carbonates, clays and native copper, and ores with marginal grades and high variability. Our flotation circuit has a conventional configuration consisting of a rougher-scavenger flotation stage and a cleaner flotation stage. The rougher stage consists of three parallel flotation rows with forced air and self-aspirated cells. Cleaner flotation consists of four cleaning stages (1st cleaner, 2nd cleaner, 3rd cleaner and column cells) and a so-called cleaner scavenger. Under these conditions the improvement approach follows this process: optimization of key parameters, operational discipline and optimization with technology. cidad de procesamiento de 117 ktpd entre sus plantas de Antapaccay y Tintaya (37% sobre el diseño). La mina cuenta con dos tajos (Sur y Norte), cada uno con características particulares y diferenciadas, los mismos que representan tener una alta variabilidad en cuanto a la calidad de mineral y su respuesta metalúrgica durante el procesamiento. Esto genera tener grandes desafíos al momento de maximizar el valor del recurso mineral. Una de las variables para alcanzar esta maximización es mediante el incremento de la recuperación y como resultado la producción de cobre fino. Los principales desafíos identificados en la flotación son pérdidas en fracciones gruesas por el engrosamiento del tamaño del producto de molienda (P80), minerales con presencia significativa de carbonatos, arcillas y cobre nativo, y minerales con leyes marginales y de alta variabilidad.
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 12 Nuestro circuito de flotación tiene una configuración convencional conformado por una etapa de flotación rougher - scavenger y otra de flotación cleaner. La fase rougher consta de tres filas de flotación en paralelo con celdas con mecanismo de aire forzado y celdas con auto aspirado. La flotación cleaner está conformada por cuatro etapas de limpieza (1° cleaner, 2° cleaner, 3° cleaner y celdas columna) y una denominada cleaner scavenger. Bajo estas condiciones el enfoque de mejora sigue este proceso: optimización de parámetros clave, disciplina operacional y optimización con tecnología. Objetivos Generales Maximizar la producción de cobre fino a través del incremento de la recuperación metalúrgica. Estandarizar prácticas operaciones con estrategias que se adapten al cambio del tipo de mineral. Específicos Establecer el road map para el incremento sostenido de la recuperación. Disminuir la variabilidad operativa con estrategias estandarizadas. Optimizar los parámetros operativos que influyen directamente en la recuperación. Implementación de tecnología nueva para maximizar la recuperación. Liderazgo gerencial para el logro de las metas Desafíos Características del mineral. El mineral es muy variable y con diferente respuesta metalúrgica Figura 3. Road map para incrementar la recuperación. Fig. 4. Efecto de % Mass Pull en la recuperación. Figura 5. Up grade al sistema de aire en la flotación. Figura 6. Estandarización e incremento de aire. Figura 7. Incremento de aire en etapa rougher.
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MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 14 en la flotación. Uso optimizado de activos. En algunas etapas del proceso como son remolienda, circuito cleaner, etc. se tiene holgura para maximizar la recuperación. Upgrade de procesos. En algunos casos es necesario realizar el upgrade para liberar restricciones y generar mayor valor para la empresa. Estabilidad operativa y disciplina operacional. Los criterios de operación difieren en cada equipo de trabajo ocasionando variabilidad en el proceso que aparentan un límite de capacidad. Road map de recuperación A través de iniciativas y programas full potencial hemos definido nuestra línea base de los proyectos a ser implementados para alcanzar el máximo de recuperación en el corto y mediano plazo. Optimización de variables en la flotación Incremento de Mass Pull A partir de la investigación a nivel de laboratorio y confirmación con los muestreos en planta, se evidencia que existe una relación directa entre el incremento del Mass Pull y el aumento de la recuperación. Figura 8. Comparación de recuperación por tamaños: antes y después. Figura 9. Incremento de recuperación antes y después. Figura. 10. Configuración de implementación de dispositivos froth crowders. Figura 11. Configuración de froth crowders en cada celda. Figura 12. Comparación de condiciones antes y después.
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 15 Para mejorar el % Mass Pull se implementaron los siguientes impulsores: Incremento de aire en la flotación, para aumentar la velocidad de gas superficial (Jg). Mejorar la velocidad de evacuación de espumas con la instalación de dispositivos Froth crowders y Center launders en las celdas de flotación rougher. Maximizar aire en la flotación Considerando que teníamos limitación en la capacidad de suministro de aire a la flotación se realizó un upgrade al sistema de los blowers, así como al sistema de distribución hacia las celdas de flotación rougher, con el cual se alcanzó incrementar la capacidad hasta el +16%. Una vez liberada la restricción de la capacidad del suministro de aire, se procedió a estandarizar el control en las celdas y a incrementar la velocidad de gas superficial (Jg) de forma sistemática. El incremento inició en las primeras celdas hasta lograr escalar en toda la etapa rougher. Esto nos permitió alcanzar una velocidad de gas superficial de 1.4 m/s. Figura 15. Cambio de desplazamiento de espuma entre el launder central (izquierda) y el launder periférico (derecha). Figura 16. Perfil de espuma posterior a la implementación. Figura 17. Relación entre %sólidos y recuperación. Figura 18. Incremento de flujo de agua en la flotación. Figura 13. Configuración de implementación de sistema float forcé-center launder. Figura 14. Configuración de implementación de sistema float force-center launder.
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 16 El beneficio fue el incremento de la recuperación en las fracciones gruesas >150um. Finalmente, esta mejora generó un aporte de +0.65% de recuperación adicional. Mejorar la velocidad de evacuación de espumas Al incrementar la velocidad de evacuación de concentrado incrementamos el % de Mass Pull, lo que mejora la recuperación. Para esto se ha implementado tecnología nueva como: froth crowders y el sistema float forcé-center launders. Froth crowders: estos dispositivos fueron implementados en las cuatro últimas celdas de la línea #01 de flotación para ser comparado con su equivalente en la línea #02. La configuración definida para cada celda fue de 12 unidades de froth crowders. Los beneficios posteriores a la implementación son: Incremento de la velocidad de evacuación de concentrado (Mass Pull y cinética de flotación) mediante la reducción de la distancia de recorrido de la espuma. Cambio en los parámetros hidrodinámicos (menor diámetro de burbuja). Mayor estabilidad y control del nivel de espuma. El aporte de recuperación cuantificado es +0.19% respecto a 0.1% planificado. Figura 19. Mejora del % sólidos e incremento la recuperación. Figura 20. Relación de potencia vs tamaño del producto enviado a la flotación (P80). Figura 21. Potencia de molinos de bolas antes y después. Figura 22. Utilización de potencia de molinos de bolas (actual). Figura 23. Disminución del P80 por incremento de potencia.
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 17 Sistema float forcé-center launders: estos dispositivos fueron implementados en las tres últimas celdas de la línea #03. Los componentes del sistema incluyen el cambio de mecanismo de agitación y la modificación en el diseño de las canaletas de evacuación de concentrado. El propósito fue disminuir la distancia de desplazamiento de las espumas enriquecidas. Los beneficios posteriores a la implementación son: Mejor colchón de espuma y de mayor estabilidad. Incremento de la velocidad de evacuación (Mass Pull). Cambio de perfil de espuma (más alto y de mayor colección). El aporte de recuperación cuantificado es +0.25% respecto a 0.20% planificado. Hidrodinámica en flotación Se ha mejorado la hidrodinámica en la flotación a través de la disminución del % de sólidos de 36% a 34% lo que favoreció, sobre todo, el incremento de la recuperación en minerales complejos. Para ello, se maximizó la adición de agua al circuito de flotación rougher, aprovechando la capacidad hidráulica existente. La Figura 17 muestra la relación entre el % de sólidos y la recuperación. Figura 26. Reducción de P80 con tercer nido de ciclones. Figura 27. Reducción de P80 con tercer nido de ciclones. Figura 28. Mejora de la recuperación por reducción del P80. Figura 24. Implementación del tercer nido de ciclones en la molienda secundaria. Figura 25. Flujos y velocidad de bombas Warman 650 (encima del nominal de diseño).
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 18 El sólido disminuyó 2.2%, esto a través del incremento de agua de +717 m3/h (máximo). El aporte de recuperación cuantificado es +0.30% (ver Figura 19). Mejora de la granulometría (P80) Se ha logrado controlar y disminuir el tamaño del producto enviado a la flotación a través de las iniciativas implementadas como la maximización de la potencia en los molinos de bolas y la implementación del tercer nido de ciclones. Maximización de potencia en molinos de bolas Durante el análisis de oportunidad, se evidencia que incrementar la potencia a través del aumento del nivel de bolas, cambios en el diseño del retenedor y la velocidad del molino, tienen un efecto directo en la mejora el tamaño del producto (P80). Con esta consideración se maximizó el uso de la potencia disponible buscando ser más efectivos en la molienda con impacto en el p80 (diseño máximo 16.4 MW). Se incrementó la potencia en los molinos de bolas hasta 16.2 MW, lo que representa una utilización del 98.8%, además que este aumento es sostenido en ambos molinos de bolas. Los resultados de la utilización de la energía disponible llegan a valores por encima del 98% frente a un 95% como benchmarking de unidades con equipos similares. El impacto directo fue la disminución del P80 en hasta 12um. La disminución del P80, generó un aporte en la recuperación de +0.30%. Tercer nido de ciclones en circuito de clasificación Para mejorar la capacidad hidráulica en el circuito de clasificación de la molienda secundaria y buscando reducir la dilución en la alimentación a los ciclones, se implementó un tercer nido de ciclones. Cabe precisar que antes de la implementación, se tenía dos nidos de ciclones tipo D33 acompañado de tres bombas (01 en Stand By), con Figura 29. Configuración del circuito cleaner de Antapaccay. Figura 30. Relación entre relave y recuperación del circuito cleaner. Figura 31. Relación entre relave y recuperación del circuito cleaner. Figura 32. Mejora de la liberación de concentrado en fracciones gruesas.
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MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 20 lo que se tenía una restricción en la capacidad hidráulica, además de tener pérdidas en disponibilidad por mantenimiento y debido a que bajo esta configuración se superaban los límites máximos operativos en cuanto a la velocidad de las bombas. El resultado de la operación con tres nidos de ciclones genera una reducción del tamaño del producto enviado a la flotación (P80). En la Figura 27 se resume la disminución del P80. La disminución del P80, generó un aporte en la recuperación de +0.18%. Optimización del circuito cleaner Teniendo en consideración que el relave del circuito cleaner se deriva hacia el relave final, históricamente las pérdidas en la etapa de limpieza varían entre 0.6 y 1.5%. En el caso de Antapaccay, se tienen un circuito capaz de sostener valores mínimos de relave cleaner. La oportunidad identificada es que existe una relación directa entre el relave y su recuperación del circuito cleaner. Por lo tanto, fue importante controlar el relave cleaner con la estrategia “Colacleaner≤Colafinal” y la mejora de la liberación de concentrado Figura 34. Configuración de los analizadores en línea. Figura 33. Impacto de la disminución del relave en la recuperación cleaner.
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 21 en fracciones gruesas con la maximización de la potencia en los molinos Isamills y el control de los parámetros operativos del circuito cleaner. En la Figura 32, se muestra la disminución de las pérdidas de cobre en las fracciones gruesas del relave cleaner. Como resultado, se ha alcanzado recuperaciones por encima del 98.5% en el circuito cleaner, para esto fue clave la disciplina operacional y el control de la cola cleaner. Analizadores en línea en el circuito de limpieza El objetivo de esta implementación fue mejorar el control de la flotación con el monitoreo en línea de leyes y recuperaciones por bancos: Limpieza 1, Limpieza 2, Limpieza 3 y celdas columna. Entre los beneficios tenemos: Control de las leyes y flujos del circuito de limpieza, primera, segunda, tercera y celdas columnas. Balance metalúrgico en línea (recuperación y calidad) y por etapas del circuito cleaner. Disminuir la variabilidad del proceso, grados de concentrados y recuperaciones más homogéneas, evitar las desviaciones. Aplicar una estrategia controlada de flotación (por etapas) para incrementar la recuperación y grado de concentrado, estrategia de reactivos, P80 remolienda, nivel de colchón, flujo de aire y Mass Pull en cada etapa. El impacto en la recuperación fue +0.15% por el incremento de los flujos de concentrado rougher y scavenger. Estandarización operacional y disciplina operativa Variables clave en la flotación El entendimiento de las variables es fundamental Figura 35. Lectura de analizadores en línea. Figura 36. Incremento del concentrado rougher y scavenger. Figura 37. Variables clave que intervienen en la flotación. Figura 38. Adherencia operacional en la flotación. Figura 39. Línea de tiempo de implementación de iniciativas y proyectos en flotación.
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 22 para un correcto control operacional, las reuniones técnicas con la parte operativa, el intercambio de ideas y conocimientos fue base para la estandarización operacional. Disciplina operacional Luego del entendimiento de las variables y los lineamientos operativos, se procede a la implementación para entrar en fase de estabilidad operativa. Para el control de cumplimiento se implementan dashboard para el seguimiento por turnos como se muestra en la Figura 38. Discusión de los resultados La implementación de las iniciativas y proyectos en la flotación fue secuencial en diferentes periodos, como se muestra en la Figura 39. Posterior a la optimización de la flotación, durante el 2022 se logró generar una recuperación adicional de +0.96%, lo que representó ingresos equivalentes de US$ 10.5 millones. El seguimiento al aporte fue con una frecuencia mensual y su registro es a través de nuestro sistema de control corporativo PIPWare1. Conclusiones 1. Durante el 2022 se logró generar una recuperación adicional de +0.96%, lo que representa ingresos equivalentes a US$ 10.5 millones. Figura 40. Beneficio económico de optimización de la recuperación. Figura 41. Registro mensual en PIPWare del beneficio económico. 2. La clave del éxito de optimizar la recuperación en la concentradora de Antapaccay radica en su capacidad para maximizar la eficiencia y el rendimiento mediante un enfoque estratégico y disciplinado. 3. Antes de implementar los proyectos de inversión, Antapaccay enfocó sus esfuerzos en maximizar la productividad a través de proyectos de mínima inversión para, posteriormente, trabajar en iniciativas de tecnología. 4. Un punto importante para alcanzar la optimización fue establecer el “road map” de recuperación. 5. El aporte en recuperación en el 2022 fue clave para alcanzar los objetivos estratégicos de la compañía, debido a que en este año el mineral fue de baja flotabilidad proveniente de los stocks antiguos en una proporción del 44%. Bibliografía Datos Operación 2020 & 2021 CMA; Road Map Recuperación 2022. Resultados de talleres de ideación y priorización; Mejores prácticas de la industria. FLSmidth. 2023. Froth crowders CM Antapaccay Metso Outotec. 2023. Center Launder CM Antapaccay. Metso Outotec. 2023. Principios básicos celdas de flotación y funcionamiento center launders. 1 PIPWare: Sistema de control y seguimiento de proyectos e iniciativas de mejora.
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MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 24 Procesamiento de Minerales Lixiviación en pilas de mineral aurífero con alto contenido de arcillas - Caso mina Shahuindo Por: Miguel A. Quispe, jefe de Metalurgia, y Miguel A. Gonzalez, gerente de Procesos, Pan American Silver – Mina Shahuindo. Resumen La mina Shahuindo es propiedad de la corporación canadiense Pan American Silver y se dedica a la extracción de oro y plata. Se considera una de las minas más destacadas en Perú en términos de seguridad, protección ambiental y producción. El proceso de la unidad se lleva a cabo a través de distintas etapas, incluyendo la lixiviación en pad (ROM), el proceso Adsorción, Desorción y Regeneración (ADR) y la refinación. Actualmente procesa 36,000 tpd. Durante los últimos tres años, la mina ha presentado una producción anual promedio de 146 Koz de oro y 218 Koz de plata. El presente trabajo consiste en presentar la metodología realizada para la mejora de la operación dentro del pad principal, con la finalidad de afrontar los problemas debido al incremento de finos presentes en el mineral alimentado al pad. Esta metodología contempla el incremento progresivo del blending de mineral, mejoramiento en la remoción de las celdas, disminución de altura de los lifts desde 8 a 6 metros, incremento en Figura 1. Ubicación de la mina Shahuindo en la provincia de Cajabamba, región Cajamarca en Perú.
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 25 Abstract The Shahuindo mine is owned by the Canadian corporation Pan American Silver and extracts gold and silver. It is considered one of the most outstanding mining units in Peru in terms of safety, environmental protection and production. The mine process is carried out through different stages, including pad leaching (ROM), Adsorption, Desorption and Regeneration (ADR) and refining. It currently processes 36,000 tpd. Over the past three years, the mine has averaged annual production of 146 Koz of gold and 218 Koz of silver. This paper presents the methodology used to improve the operation within the main pad, with the aim of addressing the problems presented by the increase in fines present in the ore fed to the pad. This methodology contemplates a progressive increase in ore blending, improved cell removal, a decrease in the height of the lifts from 8 to 6 meters, increased metallurgical tests (granulometric, compaction - permeability and column leaching), better quality control of the percentage of fines, and a mineralogical characterization with a special focus on clays where, as will be seen below, illite predominates in a large proportion of the ore, as well as containing kaolinite and, in some samples, pyrophyllite. Finally, the results obtained so far regarding the decrease in waterlogging, the increase in irrigation rates and thus the increase in gold recovery will be presented. la realización de pruebas metalúrgicas (pruebas granulométricas, de compactación-permeabilidad y lixiviación en columnas), un mejor control de la calidad del % de finos, y una caracterización mineralógica enfocándonos en especial en las arcillas, donde como se verá más adelante en el mineral predomina en gran proporción la illita, además de contener caolinita y en algunas muestras pirofilita. Finalmente se presentarán los resultados obtenidos hasta el momento respecto a la disminución de encharcamientos, el incremento en las tasas de riego y, por ende, el aumento en la recuperación de oro. Introducción La mina Shahuindo está ubicada en el distrito de Cachachi, provincia de Cajabamba, en la región Cajamarca en el Perú (Figura 1). Minera Shahuindo es una operación, cuya producción de oro y plata, se basa en la extracción de mineral oxidado en una mina a tajo abierto. Este mineral ROM se alimenta al pad donde por Figura 2. Pad de lixivición 2B y 2C, Shahuindo - abril 2023.
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 26 un proceso de lixiviación con solución cianurada a 350 ppm CN- se obtiene la solución rica, esta es colectada en una poza PLS2, la cual es bombeada a 300 m aguas arriba hacia otra poza PLS1 a razón de 1,900 m3/h y, finalmente, es alimentada a la planta ADR, la cual cuenta con cinco circuitos de carbón activado con seis columnas por cada circuito. Los dos primeros circuitos tienen columnas de cuatro toneladas de carbón cada uno y los otros tres circuitos tienen columnas de cinco toneladas cada uno. Una vez extraído el oro de la solución rica en las columnas de carbón, la solución barren pasa por unas mallas que evitan pérdidas del carbón fino en la solución (DSM) hacia unos tanques donde se realiza el make up con agua fresca y se regula la fuerza de cianuro para obtener la solución lixiviante que retornará al pad para riego. En este proceso de lixiviación de oro, para minera Shahuindo, uno de los factores principales es la disolución del oro, cuya eficiencia se ve afectada por fenómenos hidráulicos que depende de la permeabilidad del mineral. Esta permeabilidad, a su vez, es afectada por la cantidad de finos, debido a la presencia de alteraciones argílicas que tienen los cuerpos mineralizados, con lo que cobra importancia la búsqueda de material competente para mejorar la permeabilidad del mineral alimentado al pad, de modo que podamos seguir procesando de forma segura y eficiente todo el mineral que viene de mina. Figura 3. Flow sheet – Lixiviación/ADR, Shahuindo 2023. Figura 4. Mineral argílico presente en el material alimentado al pad. Figura 5. Modelo cinético de primer orden utilizado en Shahuindo. Fuente: Shahuindo - Tima Mineralogy, 2022. Figura 6. Oro fino en óxidos de hierro con cuarzo.
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MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 28 En resumen, la planta consta de un proceso de lixiviación por cianuración y una segunda etapa, donde se realiza el proceso ADR tal como se muestra en la Figura 3. Dentro de todo el proceso, la etapa principal, donde se beneficia el mineral, es el pad. En esta fase debemos garantizar: El contacto del oro con la solución lixiviante. La transferencia del oro disuelto contenido en el pad hacia las pozas. Durante la operación de nuestro pad principal “Pad 2B”, desde el mes de agosto de 2020 hasta el mes de abril de 2021, en varias de las celdas de lixiviación se tuvieron diversos problemas de percolación viéndose reflejado en encharcamientos (pounding), esto debido a una elevada cantidad de mineral con altos contenidos de finos que se envió al pad (m200 > 22%), dado que el yacimiento empezó a presentar una gran cantidad de material fino (arcillas), pero con valores de oro. Durante y luego de este periodo, diversas acciones operativas fueron realizadas, involucrando a las diferentes áreas como Geología, Mina, Procesos y Metalurgia reflejándose en mejoras en la operación de los pad y, reduciendo así, Tabla 1. Dominios Geológicos – LOM Rock Type Met Domain Descripción SD SI3SD Arenisca con silificación fuerte SI2SD Arenisca con silificación moderada SI2SDH Arenisca con silificación moderada hidrotermal SI1SD Arenisca con silificación débil ST SI3ST Limolita con silificación fuerte SI2ST Limolita con silificación moderada SI1ST Limolita con silificación débil AR2ST Limolita con argilización moderada AR1ST Limolita con argilización débil BX AR3BX Brecha con argilización fuerte AR2BX Brecha con argilización moderada AR1BX Brecha con argilización moderada SI3BX Brecha con silificación fuerte SI2BX Brecha con silificación moderada SI1BX Brecha con silificación débil INT SI1INT Intrusivo con silificación débil SI2INT Intrusivo con silificación moderada AR2INT Intrusivo con argilización moderada AR1INT Intrusivo con argilización débil FRINT Intrusivo fresco Q Q Cuaternario Tabla 2. Compósitos Puros de Cada Dominio y por Zonas Compósito Zona Dominio 1 Choloque SI2ST 2 Choloque SI1ST 3 Choloque AR1ST 4 Choloque AR2ST 5 Choloque SI2SD 6 Choloque SI3SD 7 Choloque SI2BX 8 Choloque SI1BX 9 Choloque AR2BX 10 Choloque AR1INT 11 Choloque SI1INT 12 Choloque Q 13 San José SI2ST 14 San José SI1ST 15 San José AR1ST 16 San José AR2ST 17 San José SI2SD 18 San José SI2BX 19 San José SI1BX 20 San José AR1BX 21 San José AR2BX 22 San José SI1INT 23 San José Q 24 San José SI2ST
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 29 notablemente los problemas operativos que se tuvieron al inicio; tales como, encharcamientos en celdas, bajas tasas de riego y una recuperación menor de lo esperado. En consecuencia, se identificó los siguientes inconvenientes: Reducción de la recuperación. Aparición de zonas impermeabilizadas en celdas. Incremento del inventario de oro en el pad. Aumento del riesgo por estabilidad, debido a agua contenida en pad. Reducción de la cinética de lixiviación. Para el 2020, en mina, el mineral del tajo Chalarina estaba terminando e iniciando el minado en el tajo Choloque y San José, donde las características de mineral presentaban una mayor cantidad de finos. Esto requirió realizar un estudio Fuente: Shahuindo - Tima Mineralogy, 2022. Figura 10. Porcentajes de los principales minerales. Fuente: Shahuindo - Tima Mineralogy, 2022. Figura 8. Análisis por difracción de rayos X. Fuente: Shahuindo - Tima Mineralogy, 2022. Figura 9. Mineralogía de las arcillas. Fuente: Shahuindo - Tima Mineralogy, 2022. Figura 7. Grano de plata fina en óxido de hierro. Figura 11. Equipo Knigh piesold (9 pulgadas de diámetro) con capacidad de 9 Kg de muestra.
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 30 más detallado del material en base a pruebas metalúrgicas. Por otro lado, para ver el efecto de las variables del cual depende la recuperación, se realizó el modelamiento cinético para el mineral de Shahuindo, considerando las pruebas en columna para determinar las principales variables de la ecuación. Modelo de recuperación de oro en lixiviación A continuación se presenta la ecuación velocidad de reacción (Robson N.): El modelo de recuperación utilizado en Shahuindo es el resultado de la integración de la velocidad de reacción en primer orden (n=1): Tabla 3. Estudio Mineralógico de Compósitos Mensuales 2020-2023 Figura 12. Equipo Load-perm KCA (12 pulgadas de diámetro) con capacidad de 50 Kg de muestra. Figura 13. Permeabilidades de las muestras geometalúrgicas en función de los % de finos (-m200).
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MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 32 Donde: Tasa: tasa de riego (l/m2h) t: tiempo (h) ρ: densidad de mineral (ton/m3) h: altura de lift (m) K: coeficiente cinético operacional de lixiviación (ton/m3) S/O: Solution/ore rate (m3/ton) Por tanto, la recuperación va a depender del Solution ore rate, el cual debe alcanzar un valor de 1.2 m3/t para llegar a la recuperación esperada en las pruebas en columnas a una tasa de 10 l/m2h. Por lo anterior, una buena permeabilidad es importante para el proceso donde la altura del lift, así como el porcentaje de finos, influyen directamente sobre esta variable, situación en la que se enfoca el presente trabajo. Objetivos Evitar los pounding asegurando un correcto blending de mineral a través del control de sus propiedades hidráulicas mediante pruebas de compactación – permeabilidad. Controlar la permeabilidad del mineral minado correctamente caracterizado antes de ser alimentado al pad de lixiviación. Conocer el comportamiento metalúrgico e hidráulico de los diferentes tipos de materiales alimentados al pad. Figura 14. Abundancia de dominios – zona Choloque. Tabla 4. Metales Lixiviables Presentes Asociados a los Minerales de Shahuindo según el Análisis Mineralógico
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 33 Asegurar una tasa de 10 l/m2h para mejorar la cinética de recuperación y los ciclos de lixiviación por efectos de la tasa de riego en el pad. Tener un mejor conocimiento del mineral con estudios mineralógicos. Desarrollo y colección de datos Para poder realizar un adecuado análisis de la situación, fue necesario en primer lugar caracterizar todos los tipos de materiales que ingresan al pad de lixiviación, por lo que se tuvo que identificar los dominios geológicos con los que se cuentan en el tajo (mina). Posteriormente, ver como se encuentra el oro y la plata, tamaños de grano, así como un análisis mineralógico de los principales dominios con el fin de tener un mejor entendimiento y criterio para la realización de los blendings y su comportamiento hidráulico al ser sometidos a riego con solución lixiviante en el pad. Dominios geológicos En la Tabla 1, se presentan los dominios geológicos presentados en el tajo. Presencia de oro y plata El análisis del oro y plata se realizó por medio de microscopía electrónica de barrido – Difracción de rayos X (SEM-EDS). El oro se presentaba solo como producto nativo. La EDS no detectó plata en los granos de oro nativo. La mineralogía argentífera incluyó los minerales de plata, acantita (Ag2S), plata nativa (Ag), tetraedrita argentífera [(Cu,Ag,Fe,Zn)12Sb4S13], haluros de plata y haluros de plata con sulfuros de mercurio. Los haluros de plata incluyeron bromargirita (AgBr), clorargirita (AgCl), iodargirita (AgI) y mezclas de haluros de plata. El análisis mineralógico se realizó utilizando Tescan Integrated Mineralogical Analysis (TIMA). En las Figuras 6 y 7 se muestra el oro y plata con una resolución de dos micrones.
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 34 Para el caso de las arcillas se realizó una separación por sedimentación (concentración de arcillas) y posterior tratamiento con un etilenglicol y temperatura a 400 °C Caracterización de los principales dominios geometalúrgicos Se realizó una batería de sondajes DDH distribuido en diferentes partes del cuerpo mineralizado (Choloque y San José), considerando las principales estructuras de mineralización en el tajo. Con esto, se produjo el compósito de los dominios como muestras puras y las cuales se caracterizaron mineralógicamente. En la Tabla 2, se muestra la lista de muestras caracterizadas según litología, alteración y ubicación. Luego de realizar el compósito de las muestras puras por cada dominio y ubicación, se hizo el análisis por difracción de rayos X al mineral bulk, dando los resultados que se muestran en la Figura 8. Los resultados reportan presencia de cuarzo entre 45% y 87%, muscovita entre el 2% y 28% y otros componentes como illita y jarosita. Figura 16. Lift de mineral antes de la reducción de altura. Tabla 5. Clasificación de Materiales por Competencia y Leyes Figura 15. Abundancia de dominios – zona San José.
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MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 36 Asimismo, se realizó el análisis orientado a la mineralogía de las arcillas, cuyo resultado se presenta en la Figura 9. Como se observa, la illita representa entre el 36% y 95% de abundancia en las arcillas contenidas en el mineral estudiado y 46% a 54% de caolinita en la arcilla contenida en el mineral cuaternario (compósitos 12 y 23). En la Figura 10, se muestra los porcentajes de los principales minerales en los dominios mostrados en la Tabla 2. Podemos ver como las muestras bulk del mineral analizado por el método Tima (microscopio de barrido) presenta una abundancia de cuarzo entre 45% y 88% en peso seguido de la hematita en cantidades de 2% a 17%. Tal como se observa en la Tabla 3, en el mineral alimentado el contenido de cuarzo ha ido cayendo de 56% en 2020 hasta 45% en 2023. Por otro lado, la hematita y goetita se ha mantenido. Sin embargo, ahora se están detectando micas como annita en un 9% y Muscovita en un 5%. Estos resultados implican la necesidad de evaluar las permeabilidades de los materiales y la utilización de mineral competente para realizar los blending y así mantener bajo control la cantidad de finos que permitan sostener un buen riego (tasa de 10 L/m2h) del pad de lixiviación. Permeabilidad de muestras geometalúrgicas Para la medición de las permeabilidades en Shahuindo tenemos equipos específicos de carga – permeabilidad para diferentes p100 (1.5 pulg., 2 pulg. y 4 pulg.). Figura 18. Excavadora 390F para la realización de batido del mineral (fluffing). Figura 19. Tractor D10T para empuje de mineral en frente de descarga del pad. Figura 20. Mineral ROM con presencia de bolonería (bancos) antes del ajuste en malla de voladura. Figura 17. Lift de mineral con una mejor distribución en el batido debido a la reducción de altura.
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 37 A continuación, se presentan los equipos utilizados con sus características principales: Knigh piesold: 9 pulgadas de diámetro. KCA load perm: 12 pulgadas de diámetro. KCA load perm: 24 pulgadas de diámetro. Se realizó la medición de las permeabilidades de todas las muestras geometalúrgicas sometidas a una carga de 90 m de mineral sobre la muestra, las que se representan en la Figura 13. Como se puede observar, por encima de 21% de finos aproximadamente, ya las permeabilidades caen por debajo del límite (3.1x10-3 cm/s), con lo cual se considerará como criterio principal para la recomendación de los blendings de mineral grueso/fino. Clasificación de materiales Para poder identificar los materiales por competencia, el área de Geología realizó la calificación, que se presenta en la Tabla 5, según la litología, alteraciones, % de finos y leyes, donde podemos observar los materiales considerados gruesos y finos los cuales serán utilizados para los blending a realizar. La tabla de clasificación de materiales desarrollada por el área de Geología de Shahuindo, en base a una población de muestras lo suficientemente grande como para considerar una repreFigura 22. p80 y p100 obtenido para las diferentes litologías presentadas en el tajo. Tabla 7. Condiciones de Malla de Voladura Después del Ajuste Tabla 6. Condiciones de Malla de Voladura Antes del Ajuste Figura 21. p80 y p100 obtenido para las diferentes litologías presentadas en el tajo.
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 38 Figura 23. Mineral alimentado al pad después del ajuste de la malla de voladura. sentatividad de los minerales, será la base para la realización de los blendings de los materiales alimentados al pad. Abundancia de los dominios en mina Una vez caracterizados los dominios en el pit, se realiza una revisión de las abundancias de estos para desarrollar una adecuada planificación en la alimentación de mineral al pad. Tal como se observa en la Figura 14, en Choloque se cuenta con un 32% de material S2ST clasificado como un M3 (grueso o competente), 21% de SiSDH clasificado como un M2 (grueso o competente) y 18% de Si2BX clasificado como M4 (grueso o competente). Dando un total de 71% de material grueso disponible para realizar el blending de mineral con el restante que sería considerado fino. Segregación del mineral en el pad Reducir la altura del lift de 8 m a 6 m, para mejorar la estabilidad y reducir la segregación por tamaños con un fluffing más efectivo (3 m profundidad). La Figura 16, muestra el lift de 8 m con una distribución de partículas cuya segregación deja poco mineral grueso disponible para el fluffing con la excavadora con un alcance de 3 m de profundidad. Tal como se aprecia en la Figura 17, se tiene una mayor disponibilidad de material grueso para el fluffing, que ayudará a mejorar la permeabilidad a pesar de contar con un mayor % de finos promedio en el lift. Adicionalmente, se realizó el cambio de excavadora con un brazo más profundo, el cual mejoró la profundidad de 3 m a 4 m. Asimismo, se implementó el cambio del tractor D8 a un D10 para una mejorar la mezcla de finos y gruesos durante el empuje para la conformación de celda. Reducción de bancos de mineral En campo se observó partículas de mineral de gran tamaño, lo que no se podía aprovechar para mezclar con material fino. Figura 25. Blending 1/1. Figura 24. Reducción de altura de lift de 8 m a 6 m.
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MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 40 Es por ello, que se solicitó realizar un ajuste en mina con las condiciones de voladura, de modo que pudieran mejorar la distribución, generando más gravas durante el proceso de voladura. Se realizaron pruebas con las condiciones: que se muestran en la Tabla 6. En la Figura 21, se presentan los resultados del p80 obtenidos para las condiciones de voladura. Tras el ajuste en la malla de voladura, se presentaron las condiciones que se muestran en la Tabla 7. Los resultados del p80 obtenidos para las condiciones de voladura se aprecian en la Figura 22. Tal como se observa en Figura 23, se evidencia una reducción significativa de la bolonería (partículas mayores a 0.5 m) en el material, generando así más material grueso blendeable con el fino. El impacto de la distribución granulométrica en la conformación del pad se puede observar en la Figura 24. Después del ajuste de la malla y condiciones de voladura, se observó una reducción de bolonería (partículas de 0.5 – 1 m de diámetro), con lo cual se pudo aprovechar más eficientemente el material competente para poder mezclarlo con el material fino. Presentación y discusión de resultados Una vez conocida la clasificación de los materiales por gruesos y finos se realizó los blending en el pad. En la Figura 25, se presenta un blending de 1/1, el cual se consideró según las pruebas preliminares en el laboratorio metalúrgico y reduciendo la altura del lift a 6 m. Un blending de 1 se vio que no era suficiente para el control de los encharcamientos, debido a la baja velocidad de percolación por el alto contenido de finos. Por tanto, se realizó una humectación con una tasa de 4 a 5 L/m2h. Figura 27. Pad 2C con blending 1.4. Figura 29. Blending y %finos. Figura 28. Celda 300 con blending 1.5. Figura 26. Pad 2C con blending 1.2.
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 41 En la etapa de producción se alcanzó tasas de 7 a 8 L/m2h, sin embargo, se presentó encharcamientos por el alto contenido de finos (mayor 25%). Posteriormente se incrementó el blending a 1.2 viendo una reducción de los charcos con una humectación de 5L/m2h. Luego, debido a la variabilidad de la calidad de materiales en el tajo, se decidió hacer una prueba final con un ratio de 1.5 en la celda 300 como prueba. Tal como se observa en la Figura 28, con un blending de 1.5 grueso/fino, luego de la humectación a una tasa de 7L/m2h y posterior incremento a una tasa de riego 10 L/m2h, no se aprecian encharcamientos, por lo que se recomienda mantener estos parámetros siempre y cuando se mantenga el blending en la alimentación al pad. Luego de realizar la medición de los % de finos para diferentes ratios de blending grueso/fino, se hizo las mediciones de permeabilidad simulando una carga de 90 m de mineral en un equipo Load Perm KCA de 12 pulgadas de donde se obtuvo los resultados de la Tabla 8. En la Figura 29, se muestra el impacto del blending grueso/fino sobre el control de finos y, en consecuencia, con la permeabilidad del pad. Evolución del blending, tasas de riego y área bajo riego en el pad Como se observa en el Figura 30, se tuvo que incrementar el área de riego para poder compensar la menor tasa a pesar de que se incrementó el blending para tener bajo control el % de finos y así no afectar la producción de onzas. En la Figura 31, se muestra el pad 2C en la actualidad con sus respectivas tasas de riego. Tabla 8. Cuadro de Permeabilidades por Rango de %finos Figura 30. Área bajo riego (superior), tasas de riego y blending (inferior) 2020-2023. Figura 31. Pad 2C en producción, 2023.
MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero MINERÍA / DICIEMBRE 2024 / EDICIÓN 567 42 Figura 33. Permeabilidad promedio actual del mineral alimentado al pad con blending 1.5. Como se observa, las celdas se encuentran con tasas de riego superiores a los 10 l/m2h y sin encharcamientos gracias a un buen control de finos mediante el blending de materiales de 1.5 (grueso/fino), así como por el control de las permeabilidades resultantes medidas en un equipo Load perm KC. Conclusiones 1. El reconocimiento de los tipos de arcillas ayudó a identificar los minerales problemas desde el punto de vista mineralógico para utilizarlos como criterio para los blending en el planeamiento mina. 2. La implementación de los controles de finos en forma permanente a los minerales alimentados al pad, así como los ensayos de carga permeabilidad, fueron clave para mantener una buena permeabilidad, lo que permitió seguir operando de manera segura y sin generación de encharcamientos (punding) en el pad. 3. De las pruebas geometalúrgicas, vemos que para contenidos de finos menores a 22% se puede regar con una tasa mínima de 10 l/ m2h y con una rampa de humectación recomendada de 7 l/m2h. Esta tasa debe ser evaluada constantemente en la operación ya que dependerá del tipo de material tratado, litología y alteración. 4. Actualmente, se viene alimentando al pad con un blending de 1.5, con lo cual se obtiene % de finos en un rango de 14% a 22%. Es por ello, que en el pad se realizó una prueba industrial en la celda 300, donde se valida la humectación con una tasa 7 l/m2h. No se observó encharcamiento. 5. El ratio del blending debe ser continuamente evaluado según vaya avanzando el minado, ya que puede presentarse variaciones en el % de finos para un mismo dominio y esto se puede detectar en los controles diarios del mineral que llega al pad, así como muestras de geología provenientes de las zonas del tajo que están programadas para minar. Bibliografía Kappes, C. 2019. Compaction Press Test Apparatus Installation and Operation Manual. Kappes, Cassiday & Associates, v. SHAH11_ Manual_01, p. 21- 27. Robson, M. 2004. An Introduction to Chemical Kinetics. John Wiley & Sons, Ltd, v. 01, p. 48.http://eprints.abuad.edu.ng/552/1/ An%20Introduction%20to%20Chemical%20 Kinetics%281%29.pdf (01-jun 2023). Figura 32. Distribución actual promedio del material alimentado al pad con blending 1.5.
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