Por: Gianncarlo Zamora, geólogo de Modelamiento y Jean Paul Bueno, gerente de Geología, Nexa Resources, Cerro Lindo.

Resumen

El proyecto de Ore Sorting busca implementar tecnologías avanzadas de selección de minerales para mejorar la eficiencia operativa y reducir los impactos ambientales en las operaciones mineras. Se espera obtener mayores recuperaciones de mineral, reducir los residuos y lograr un procesamiento más sostenible.

Para Cerro Lindo este proyecto está enfocado en reducir el impacto ambiental reduciendo la disposición de desmonte, recuperando parte de este material e incrementando la vida operativa de la desmontera, además de calcular el beneficio económico que esta iniciativa traería consigo.

La tecnología del Ore Sorting no ha sido desarrollada de manera amplia en yacimientos polimetálicos, por lo que fue necesario realizar diferentes pruebas de compatibilidad del mineral, el resultado de estas determinó que la combinación de los sensores de XRF y de color identifican de manera adecuada los minerales presentes, especialmente de los dominios de SPB y VM en el yacimiento de Cerro Lindo. 

Asimismo, en una siguiente etapa de pruebas se determinó el porcentaje de recuperación de masa y el incremento de leyes que se tendría al procesar este material por el Sorter. Además, se estimó que el porcentaje de masa recuperada oscilaría entre 20% a 40%, y el incremento en leyes variará entre 2.50 a 5.38 veces su valor original en los elementos de Zn, Pb y Ag (dominios de SPB y VM).

El beneficio económico calculado que esta iniciativa generaría por su implementación sería de US$ 2.34 millones anuales, considerando los costos incurridos en su ejecución. Con un plan de producción sostenible hasta el 2030, el proyecto del Ore Sorting reaprovecharía 1,128 Kton de material alargando la vida de la desmontera en 0.58 años (210 días).

En el informe se explica la posibilidad de incrementar reservas mediante esta tecnología, convirtiendo stopes submarginales en económicamente viables, con lo que existe la posibilidad de convertir 1.04 millones de toneladas en reservas.

Introducción

En este trabajo se presenta el proyecto de aplicación de la Economía Circular mediante el reaprovechamiento del material catalogado como submarginal y desmonte mediante la clasificación automatizada de minerales Ore Sorting en el yacimiento polimetálico de Cerro Lindo y el impacto económico que generaría. 

Se discutirán las ventajas de esta iniciativa como el incremento de producción, el beneficio económico, el aumento de la vida de la desmontera, el posible incremento de reservas y la disminución del impacto ambiental. Además, se presentará el análisis y los resultados obtenidos aplicando esta tecnología en un laboratorio especializado, donde se determinó la compatibilidad de los minerales presentes en el yacimiento, el porcentaje de recuperación en masa y el contenido metálico.

Producto de la preparación y desarrollo de labores mineras, se genera material que es clasificado según su contenido metálico, si tiene leyes por encima del porcentaje de corte marginal se considera como económico, y es transportado hacia la planta de beneficio; si el material no pasa la ley de corte es considerado como submarginal o desmonte, y es trasladado y dispuesto en la desmontera que tiene una capacidad finita. 

En el 2022 se ha transportado en promedio 140,000 toneladas mensuales de material no económico hacia la desmontera, reduciendo la vida útil de este activo. Según el planeamiento estratégico de largo plazo, el volumen de material no económico generado sobrepasará la capacidad de la desmontera, por lo que surge las siguientes preguntas: ¿De qué manera podemos reaprovechar este material y alargar la vida de la desmontera?, ¿Se podrá aplicar tecnología de clasificación automatizada de minerales Ore Sorting a los minerales del yacimiento polimetálico de Cerro Lindo y qué cantidad de material podríamos reaprovechar?, ¿Existirá algún beneficio o impacto económico al usar esta tecnología?, ¿Es posible incrementar reservas minerales mediante esta tecnología?

Objetivos

Objetivo General

Cuantificar el reaprovechamiento del material submarginal y desmonte con la tecnología Ore Sorting e incrementar la vida útil de la desmontera, según los resultados obtenidos en laboratorio. Este material representa un pasivo ambiental que todas las empresas mineras generan producto de los trabajos de desarrollo, tiene la característica de contar con un porcentaje bajo de mineralización que se presenta en forma de parches o venillas en una matriz de roca volcánica que lo diluye y no lo hace económico. El principio de esta tecnología es poder liberar la parte mineral y recuperarla para su posterior tratamiento metalúrgico, reduciendo así la así masa que va hacia la desmontera.

Objetivos específicos

ν Demostrar la compatibilidad de esta tecnología con los minerales del yacimiento polimetálico de Cerro Lindo y determinar el porcentaje de recuperación en masa y en contenido metálico a nivel de prefactibilidad. En la actualidad, esta tecnología ha sido probada en su mayoría en yacimientos asociados al oro y estaño, hay pocos referentes en yacimientos polimetálicos de zinc, cobre, plomo y plata, ya que por su similitud mineralógica ente la ganga y mena los sensores responsables de la selección automática no son precisos y no aseguran una buena identificación de los minerales.

ν Calcular el impacto y beneficio económico según los resultados obtenidos en laboratorio. La implementación del Ore Sorting trae consigo una inversión principalmente en el quipo Sorter con sus accesorios. La recuperación del mineral proveniente del material submarginal podrá ser procesado por la plana, lo que traerá consigo un beneficio económico, que debería cubrir la inversión inicial y el mantenimiento del equipo.

ν Calcular la ley de corte del mineral para transformar material o submarginales en reservas viabilizando económicamente su explotación, se debe considerar el costo actual del método de minado en Cerro Lindo y adicionarle el costo que generaría tratar este marial en el Sorter. Teniendo esta ley de corte es posible determinar a un nivel conceptual el incremento de reservas que se generaría gracias a esta tecnología.

Metodología

La metodología usada para este proyecto se ha dividido atendiendo los objetivos principales.

Demostrar la compatibilidad de esta tecnología

En la primera etapa se investigó la aplicación de la tecnología Ore Sorting en yacimientos similares en estudios previos, pero la información es escasa. Como referencia más cercana es que se han realizado pruebas del Ore Sorting en el yacimiento polimetálico de Hilarión, que se tomó como referencia, sin embargo, el ambiente y las características mineralógicas son distintas a Cerro Lindo, por lo que se decidió realizar pruebas para confirmar la compatibilidad de esta tecnología con el mineral propio para saber si el mineral de Cerro Lindo es sorteable o no.

En un primer paso se realizó la prueba Rock by Rock (compatibilidad de la tecnología con los minerales de Cerro Lindo), se recolectaron y enviaron 400 muestras (tamaño 15 – 20 mm) representativas de todo el yacimiento, considerando los diferentes dominios, tipos de mineralización, material de la desmontera al laboratorio especializado, luego de ser analizadas fueron enviadas a un laboratorio químico para determinar sus leyes. Esta recolección de muestras fue realizada por un geólogo.

En el laboratorio las muestras fueron analizadas por una combinación de diferentes tipos de sensores que posee el Sorter, como:

ν Rayos x de transmisión (XRT).

ν Reconocimiento 3D.

ν Sensor de inducción.

ν Sensor de color.

Estos sensores permiten determinar si los minerales presentes en Cerro Lindo son reconocidos (sorteables) por el equipo, además de conocer la combinación óptima de sensores.

En la Figura 2, se aprecia las muestras enviadas para el estudio Rock by Rock y, en la imagen inferior, la muestra pasando por el sensor XRF.

Cuantificar el reaprovechamiento del material

La segunda etapa de este proyecto fue realizar pruebas de prefactibilidad para determinar el porcentaje de recuperación en masa y el incremento de leyes que se generaría por la selección automatizada del Sorter, para ello, se recopilo cerca de 2,000 kg de material combinado entre económico (5%), submarginal (15%) y desmonte (80%), representando lo que usualmente se deposita en la desmontera. 

Este material, que fue seleccionado por un geólogo, fue enviado al laboratorio especializado donde fue fragmentado en diferentes tamaños, según el requerimiento de la prueba (25 a 75 mm y 12 a 25 mm) Figura 2, para determinar el tamaño ideal de liberación del mineral presente en este material.

Luego de la preparación (chancado) el material es pesado para conocer la masa inicial, este peso nos servirá como base para determinar la recuperación en masa, además al material se le saca una muestra representativa que es enviada a un laboratorio químico externo para conocer la ley inicial de la prueba y compararla con las leyes de las siguientes fases.

El procedimiento empieza pasando el total del material chancado por el Sorter, el mismo que es nuevamente pesado y se obtiene una muestra representativa tanto del material seleccionado como del rechazado para análisis químico (Figura 4).

El material rechazado es pasado nuevamente por el equipo Sorter y de la misma manera se pesa y saca una muestra del material sorteado y rechazado, este proceso se repitió seis veces con el material rechazado.

Cálculo del impacto económico e incremento de la vida útil de la desmontera

Se realizó un muestreo sistemático de la desmontera para obtener una ley representativa, en total obtuvieron 214 muestras.

Además, se realizó el muestreo de las cargas que traían los volquetes a la desmontera por el periodo de un mes, con el objetivo de tener una ley representativa de estas cargas.

Estas muestras fueron enviadas al laboratorio químico de Cerro Lindo y se analizaron por los elementos de zinc, plomo, cobre, plata y fierro.

Para poder determinar el impacto económico se ha estudiado los principales costos para la implementación del equipo Sorter con sus accesorios, incluyendo una chancadora, grupo electrógeno y mantenimiento preventivo. Se hizo un estudio de mercado considerando los principales proveedores de estos equipos.

Se investigó y recopiló la información de ingreso del material no económico a la desmontera y en base a los resultados de las pruebas de prefactibilidad se calculó el % de reaprovechamiento de este.

Calcular la ley de corte del mineral para transformar material o submarginales en reservas viabilizando económicamente su explotación

Se ha realizado un análisis económico considerando, los costos de operación actual, como son: el minado, transporte, tratamiento y G&A, además se considera el costo calculado por tonelada generado por el uso del Sorter.

Se ha utilizado el optimizador de minado para obtener stopes que tienen leyes inferiores a la ley de corte marginal.

Estos van a ser castigados por un % alto de dilución, ya que el Sorter solo recuperará una parte de la masa minada.

Resultados

Demostrar la compatibilidad de esta tecnología

En el yacimiento Cerro Lindo se tienen diferentes asociaciones mineralógicas, los minerales principales son la esfalerita, baritina, pirita, calcopirita y galena, en menor proporción tetraedritas y sulfosales de plata.

En base a estos y su asociación se han definido diferentes dominios geológicos que comparten características mineralógicas iguales. Los principales dominios del yacimiento son:

Sulfuro primario de pirita (SPP): este dominio está conformado casi exclusivamente por pirita, menos del 10% de barita y calcopirita intersticial. Su estructura es equigranular, generalmente de grano grueso (3 mm a 6 mm), hay zonas con áreas de grano fino (0.4 mm a 2 mm).

Sulfuros primarios de baritina (SPB): este dominio comprende más del 50% del total de sulfuros incluyendo la baritina. Contiene proporciones variables de pirita, barita, esfalerita amarilla y galena. Por lo general, tiene bandas y un tamaño de grano grueso (3 mm a 6 mm).

Sulfuros semimasivos (SSM): este dominio contiene entre 20% y 50% de sulfuros, los cuales en su mayoría están representados por pirita estéril como diseminaciones, parches, largueros y stockworks. Esta mineralización es generalmente de grano fino en comparación con los sulfuros masivos. SSM forma una envoltura variable, de 20 m a 80 m de espesor, alrededor de los cuerpos de sulfuro masivos. La proporción de sulfuro disminuye hacia el exterior.

Volcánico mineralizado (VM): este dominio contiene rocas de riolita y dacita con calcopirita, esfalerita y galena diseminadas en vetillas o parches, ubicadas en el borde de las zonas mineralizadas.

Existen dominios menos abundantes en el yacimiento como los enclaves de roca volcánica que se encuentran en todo el depósito, pero no son muy potentes. También se tienen zonas de sulfuros secundarios y su origen posiblemente sea por infiltraciones de agua, ya que estos dominios se encuentran cerca a la quebrada Topara.

En las pruebas de Rock by Rock se evidenció que los minerales asociados a la esfalerita y galena son fácilmente sorteables (dominio de SPB y volcánico mineralizado) y reconocidos por la combinación de sensores de XRF y de color, lo que haría viable el proyecto, sin embargo, los minerales de calcopirita (mena) y calcopirita (ganga) no son fácilmente reconocidos por el sensor (dominio de SSM y SPP), es decir, estos sensores son capaces de separar la calcopirita y pirita de la matriz volcánica, pero no de separar la calcopirita (económico) de la pirita (no económico), sin duda la similitud entre estos minerales es considerable, por lo que resulta difícil esta separación.

En la Figura 8, se puede ver que las muestras reconocidas representadas de color celeste son de esfalerita y galena con matriz de roca volcánica dacítica, las demás muestras, que en su mayoría son sulfuros de pirita y calcopirita, no son reconocidas por el sensor.

Cuantificar el reaprovechamiento del material

Una vez definidos los dominios más favorables que pueden ser sorteables se enviaron aproximadamente 2,000 kg de muestra con leyes entre marginal y submarginal. Estas muestras fueron sorteadas con una combinación de los sensores XRT y color. Se realizó el análisis de resultados, obteniendo una recuperación que varía entre 15% a 25%, dependiendo del material (dominios de SPB y VM) y un incremento de leyes entre 2.50 a 5.38 veces su estado inicial para los elementos de Zn, Pb y Ag.

Como parte principal de este proyecto es disminuir la masa de material que se deposita en la desmontera, se realizó el muestreo en esta zona y de las cargas que van a ser depositadas en esta área proveniente de los avances y desarrollo minero.

De los resultados de los análisis obtenidos del muestreo sistemático del material no económico de la desmontera y los volquetes que se monitorearon durante 1 mes provenientes de mina, se estimó que la ley de cabeza de la desmontera es de Zn: 0.41%, Pb: 0.10%, Cu: 0.09% y Ag: 0.43 Oz/tn, con un valor de mineral de US$ 12.55, cabe resaltar que el cobre no generó un incremento en las leyes de las pruebas de laboratorio (dominio de SPP).

Se estima que la recuperación de masa será del 20% del material transformado en económico, esto alargaría la vida de la desmontera.

Otro punto importante es que la lógica del Sorter da la posibilidad de sortear el % de recuperación de masa y ley, pudiendo incrementar el % de masa recuperado, pero se disminuye el incremento de leyes.

Un punto de discusión y motivo de unas pruebas adicionales es encontrar el tamaño de fragmento para que ocurra la liberación del mineral con el fin que sea reconocido por el Sorter, especialmente, en el dominio del VM. Estás pruebas determinarían la granulometría ideal y la velocidad de procesamiento del Sorter, lo que podría estar entre 60 Ton/h (si el tamaño de fragmentos es de 12 a 25 mm) – 120Ton/h (si los tamaños de fragmentos son de 25 a 75 mm).

Teniendo estas consideraciones de leyes del material se hizo una evaluación de viabilidad económica de la implementación del Sorter en la unidad Cerro Lindo y el impacto económico que generaría.

Para el caso de estudio se ha considerado como costos el leasing de la máquina del Ore Sorter + chancadora + accesorios, costos de manipulación y transporte, de energía, de tratamiento metalúrgico y personal técnico.

No se considera el costo de transporte de mina a desmontera, lugar donde se posicionará el Sorter, ya que este es considerado como un costo hundido, e la medida que ya estaría considerado dentro del desarrollo de la labor minera.

Según los resultados del estudio de prefactibilidad, se determina el seteo del Sorter con una recuperación de masa del 32% y leyes de Zn: 1.01%, Cu 0.19%, Pb 0.17% y Ag 0.94 Oz/ton

Se proyecta una velocidad de procesamiento del Sorter en 70 Ton/h y una alimentación de 22,640 Ton mensuales o 271, 685 toneladas anuales (tonelaje promedio reconocido como submarginal proveniente del desarrollo minero y que sería calificado a pasar por el Ore Sorting). Para esta evaluación económica se utilizan las recuperaciones promedio de los concentrados y los precios de los metales proyectados para el 2023.

Considerando una recuperación de masa del material procesado del 32% los ingresos anuales de la implementación de esta iniciativa serían de US$ 4.52 millones.

Calcular la ley de corte del mineral para transformar material marginal en reservas viabilizando económicamente su explotación 

Se tomó como base los costos operativos de2023 para determinar el valor del material económico y marginal, los stopes que son valorizados en menos de US$ 35.14 y son considerados como submarginales y serán objetivo de este análisis para determinar el tonelaje que posiblemente ingresaría como reserva gracias a la implementación del Ore Sorting.

Se realizó una evaluación de diferentes escenarios para determinar desde que valor de mineral un stope submarginal se podría convertir en económicamente viable, para esta evaluación se le agrega el costo del procesamiento por el equipo Sorter que, según lo calculado es de US$ 2.60 por tonelada procesada, además se tomó como premisa la recuperación en masa e incremento de contenido metálico de la proyección anterior.

Se determinó que los stopes mayores a US$ 32 al procesarlos por el equipo Sorter serían económicamente viables. Este análisis nos indicaría que podríamos convertir en reserva los stopes con un valor económico de entre US$ 32 a US$ 35.

Conclusiones

1. Se demostró que la compatibilidad de la tecnología Ore Sorting con los minerales presentes en el yacimiento Cerro Lindo, se presenta a través de la combinación de los sensores XRT y laser de reconocimiento 3D. Además, se estimó que el porcentaje de masa recupera oscilaría entre 20% a 40%, y el incremento en leyes oscilaría entre 2.50 a 5.38 veces su valor original en los elemento de Zn, Pb y Ag. En las pruebas de laboratorio el Cu no obtuvo incremento de leyes.

2. Se realizó la evaluación económica del impacto que generaría la implementación del equipo Sorter en Cerro Lindo. Se calculó que se ganaría US$ 2.34 millones anuales, considerando los costos de implementación y mantenimiento.

3. La capacidad máxima de un equipo Sorter es de 70 ton/h, con esta se podría procesar hasta 504 kton de material recuperando 161.2 kton (32%) anualmente, considerando un plan de producción sostenible hasta el 2030, con lo que el proyecto reaprovecharía 1,128 Kton alargando la vida de la desmontera en 0.58 años (210 días). Este resultado se multiplicaría si se cuentan con más equipos Sorter.

4. Se calculó el valor de mineral del material submarginal mínimo que tendría posibilidades de convertirse en reservas mediante la tecnología del Ore Sorting: se estima que hay 1.04 Mton que se encuentran entre el valor de mineral de US$ 33 a US$ 35.

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