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GEOMETALURGIA DE MINERALES DE COBRE EN ÓXIDOS Y SECUNDARIOS E IMPACTO EN LOS RECURSOS Y LA PRODUCCIÓN DE LA UNIDAD MINERA CERRO

Por: Jean Paul Bueno Carreón y Nickol Iván Estrada Ramos, Nexa Resources. 


Resumen

El cobre soluble se originó debido a las filtraciones y/o precipitaciones que ocurrieron en la zona superior de los cuerpos mineralizados cercanos a la quebraba Topará, generando una zona secundaria de cobre luego de pasar por el área lixiviada.

Esta se quiere identificar, zonificar y caracterizar en los cuerpos mineralizados del yacimiento mediante los sondajes diamantinos, para realizar estudios geometalúrgicos que nos ayuden a buscar la viabilidad para su explotación, debido a que este mineral no está siendo considerado en las reservas por causar problemas en la recuperación de zinc cuando se trata junto con el mineral estándar de la operación.

Llegando a la conclusión que se deben realizar pruebas metalúrgicas para tratar este mineral por campañas y no perjudicar a la recuperación de zinc.

Introducción

El área de estudio se ubica en la parte occidental del Perú, en la provincia de Chincha, departamento de Ica, a 175 km SE de Lima. El depósito de Cerro Lindo se caracteriza por una mineralización polimetálica Zn-Pb-Cu-Ag-Ba tipo sulfuro masivo vulcanogénico (VMS) de clase mundial con una producción promedio de mineral de 21,500Tn/día. El presente trabajo se realizó con el fin de mostrar la posibilidad de aprovechar los recursos que no estaban siendo considerados en las reservas por causar problemas metalúrgicos en la recuperación al momento de tratar el cobre soluble con el mineral estándar causando bajas recuperaciones de Zn.

Por ello, se realizaron estudios geometalúrgicos detallados para dar una solución y procesar el cobre soluble en la unidad minera Cerro Lindo.

El método que se realizó para poder determinar el contenido de cobre soluble es el análisis químico por cobre secuencial, que es una técnica particularmente útil para definir semi- cuantitativamente los tipos y zonas geológicas, mineralógicas comúnmente asociados con depósitos con contenido cuprífero. 

El método químico se basa en el comportamiento de disolución parcial que muestran los minerales de cobre cuando tienen presencia de minerales como calcocita, crisocola, malaquita y calcopitira en contacto sucesivo con soluciones que contienen ácido sulfúrico y cianuro de sodio. Con ello se pueden determinar las cantidades de minerales de óxidos lixiviables y minerales de cobre secundarios. Se presentan resultados analíticos de estudios secuenciales e interpretación para depósitos con contenido de cobre (Parkison, 1995).

Objetivo

Identificar, zonificar y caracterizar el cobre soluble en los cuerpos mineralizados en el depósito de Cerro Lindo tipo sulfuro masivo vulcanogénico (VMS), como se muestra en la Figura 1.

Buscar mejoras en el proceso de recuperación de cobre soluble y así considerarlo en las reservas en Cerro Lindo.

Para ello se va determinar los cuerpos mineralizados con mayor presencia de cobre soluble e identificar la relación con los dominios geológicos existentes en el yacimiento y así poder realizar una estimación con el uso del software Datamine para delimitar zonas en el yacimiento.

Por último, se realizará el estudio geometalúrgico del cobre soluble para sugerir el método adecuado con el fin de mejorar el proceso de recuperación de este cobre soluble sin afectar la de Zn.

Metodología aplicada

Se realizó un muestreo selectivo de sondajes y muestra de comunes situados en la zona alta del OB2 (cuerpo mineralizado con leyes altas de cobre) del Nivel 1850 hasta el Nivel 1970 como muestra la Figura 2, donde se reportaron tajos con contenido de cobre soluble que en el proceso metalúrgico afectaba a la recuperación de Zn.

macroscópicamente se notó con características totalmente diferentes a las muestras de mineral que trata la mina, es decir, con presencia de mineral oxidado, carbonatos de cobre y secundarios.

Estas muestras que se encuentran en la Tabla 1 se analizaron en el Laboratorio de Certimin S.A. por el método químico de análisis de cobre secuencial (utilizando ácido sulfúrico, cianuro de sodio y agua regia), para determinar la cantidad de minerales de óxidos lixiviables, minerales de cobre primarios y secundarios. Dando como resultado el cobre total en las muestras y poder realizar el análisis e interpretación respectiva, clasificándolos por el grado de alteración.

Un grupo de estas muestras formaron un compósito para poder realizar estudios geometalúrgicos como mineralogía, microscopía, conminución (dureza del mineral), flotación, análisis mineralógico en los concentrados y en el relave.

En total se tomaron 300 muestras entre sondajes y muestra de comunes que fueron analizadas y ploteadas en el OB2.

Geometalurgia del cobre soluble

Análisis de cobre secuencial

En el procesamiento de minerales como en este caso el cobre soluble con buena ley de Cu, es importante comprender su naturaleza a partir desde un punto de vista geometalúrgico.

El análisis es el punto de partida para poder zonificar el cobre soluble en el yacimiento. En esta oportunidad nos hemos enfocado en el OB2 (cuerpo mineralizado con leyes altas de cobre) ya que reportó tajos con contenido de cobre soluble. Luego se replicará lo mismo para los diferentes cuerpos mineralizados (Ore bodies - OBs) en el yacimiento de la unidad minera Cerro lindo, con la finalidad de delimitar y cuantificar el cobre soluble.

El análisis de cobre secuencial se basa en el comportamiento de disolución parcial que muestran los minerales de cobre en soluciones que contienen ácido sulfúrico y cianuro de sodio (ver Tabla 2). Los resultados de los análisis nos determinan las cantidades de minerales de óxidos, lixiviables en ácido, minerales de sulfuro secundario y minerales de cobre primario que hay en las muestras. (R.B. Bhappu, 1995).

Se sacaron muestras de las ventanas (V01 y V02) del T-1025A_OB2_1850, como se aprecia en la Figura 3, por presentar cobre soluble y se mandaron al laboratorio para realizar el análisis de cobre secuencial obteniendo la distribución del Cu en las muestras, resultando el mayor porcentaje de cobre soluble y cobre cianurado.

Se sacó muestra de mineral ROM (mineral estándar) y se realizó el respectivo análisis de cobre secuencial para realizar un comparativo. En la Figura 4, se observa que su contenido de cobre soluble es muy bajo.

Se obtuvo resultados de la distribución de cobre en las muestras sacadas de las ventanas del T-1025A para poder cuantificar el contenido de Cu secundario (ver Figura 5).

Microscopía de opacos

El análisis del %Cu por microscopía tiene varios significados, en este caso se observa presencia de covelita en sus diferentes texturas tanto en la cabeza general, relave y concentrado de cobre.

La presencia de covelita (cv) indicará que la existencia de cobre secundario que proviene de zonas alteradas a partir de del Cu primario (cp), eminente presencia de calcantita y considerable existencia de esfalerita tipo 4 (ver Figura 6).

La esfalerita tipo 4 es una textura muy poco común en la minería peruana. Se trata de una invasión de covelita en la esfalerita. Este mineral genera presencia de zinc en el concentrado de cobre (ver Figura 7).

Conminución

Indica la reducción de tamaño de las partículas de mineral, mediante trituración, chancado, molienda y otros (Camiper, 2019).

Se realizó el compósito LDFC-01 con las muestras representativas de la zona de cobre soluble ubicada en el OB2 para realizar las pruebas de conminución, flotación y mineralogía (ver Tabla 3).

Índice de abrasión 

El índice de abrasión (Ai) se usa para determinar el desgaste de las brocas en la perforación, tubos y medios de acero en trituradores, molinos de barra y de bolas. (SGS, 2020).

Los resultados de Ai que se obtuvieron de la mayor población de muestras se encuentran en rangos bajos y medios (ver Figura 8).

Distribución de índice de trabajo 

Es la energía usada en la reducción de tamaño de partículas, como en el caso para determinar el consumo de energía de un molino de bolas para obtener un tamaño de partículas deseado (Metallurgist, s.f.).

Los resultados de la Distribución de índice de trabajo (BWi) de la mayor población de muestras se encuentran en el rango moderado, como se aprecia en la Figura 9.

Flotación

Es el procedimiento que permite concentrar el mineral de la pulpa de material mineralizado que viene del proceso de molienda. En las celdas de flotación se hace burbujear aire desde el fondo de manera que las partículas de mineral presentes en la pulpa se adhieren a las burbujas de aire y así suben con ellas y se acumulan en una espuma. La espuma rebasa hacia canaletas que bordean las celdas y que la llevan al proceso de decantación (Chile, s.f.).

En las pruebas de flotación del compósito LDFC– 01 se tiene la presencia de cobre soluble. Donde la cinética de flotación de Cu es lenta por la posible alteración superficial.

Asimismo, la existencia de tenantita en el concentrado bulk y presencia importante de calcopirita en el concentrado de zinc. Se reporta pirrotita en el relave.

Igualmente, calcopirita libre y asociada a esfalerita en el concentrado de zinc.

Las leyes de cabeza de este compósito reflejan baja ley de zinc pero alto contenido de cobre para este yacimiento tipo VMS (ver Tabla N°4).

Las calidades de los concentrados de Zn y Cu son afectados por la presencia de cobre soluble en el concentrado bulk, donde la calidad de zinc baja a un 46.6% (ver Tabla 5).

La recuperación de zinc es afectada por la esfalerita tipo 4 (textura) donde la covelita reemplaza a la esfalerita y el Zn se activa en la flotación bulk al no poder separarse en el proceso de conminución. La recuperación zinc baja de un 90% a un 68.4% (ver Tabla 6).

Mineralogía

Se realizó el estudio mineralógico del compósito LDFC-01 que pertenece al OB2 y al dominio Sulfuro primario de pirita (SPP).

En la Figura 10 observamos que su composición contiene el 89% de sulfuros donde predomina la pirita seguida de la pirrotita, calcopirita y esfalerita.

La presencia de tenantita es muy poca en el compósito realizado. Cabe resaltar que nuestro concentrado de Cu es de muy buena calidad.

Se realizó un QEMScan al compósito LDFC-01 para corroborar las asociaciones mineralógicas observadas en la microscopía de opacos. Donde se determinó que la calcopirita en el concentrado de zinc es fina y en su mayoría está asociado a esfalerita, como se muestra en la Figura 11.

Conclusiones

1. Se identificó que el compósito presenta una dureza y abrasividad moderada por contenido de sulfuro masivo, manteniendo las condiciones estándar de la conminución de la planta concentradora.

2. La recuperación de Cu disminuye al incrementarse el % de cobre soluble y muestras con alto contenido de cobre soluble presentan riesgos a la recuperación de Zn.

3. La calidad de los concentrados de Zn y Cu también se ven afectados por no poder separar mecánicamente la covelita de la esfalerita.

4. Se debe realizar pruebas para poder tratar el mineral en campañas y aprovechar los recursos de cobre soluble que se tiene en el yacimiento.

Agradecimientos

A la empresa Nexa Resources Perú por facilitarnos usar la información requerida para realizar este trabajo y al equipo de Geología de Cerro Lindo por incondicional apoyo.

Bibliografía

Balboa, L. 2012. Modelamiento y CO-Simulación de leyes de Cobre Total y Solube. Chile.

Basurco, Javier. 2020. Evaluación de Colectores y Modificadores en Nexa Cerro Lindo. Lima.

Bueno, Jean Paul. 2020. Informe sobre el aporte de cobre soluble en la unidad minera Cerro Lindo. Lima: Nexa Resources Perú.

Camiper. 2019. ¿Qué es la Conminución de Minerales en Metalurgia? Lima: Redacción Tiempo Minero.

Chile, M. d. (s.f.). Flotación. Obtenido de http://www.minmineria.gob.cl/glosario-minero- f/flotacion/

Diaz, R. y. 2003. Caracterización Geometalúrgica de la Zona de Mixtos Sulfuro Primario-Secundario Del Yacimiento Zaldívar. Chile.

Innovación, T. e. 2018. Diseño de Pruebas de Cobre Soluble. Lima: Nexa Resources.

Metallurgist, 9. (s.f.). Índice de Trabajo de Bond y su Procedimiento. Obtenido de https://www.911metallurgist.com/metalurgia/indic e-trabajo-bond-procedimiento/

Parkison, G. 1995. The Sequential Copper Analysis Method-Geological, Mineralogical, And Metallurgical Implications. Colorado.

R.B. Bhappu, G. P. 1995. The Sequential Copper Analysis Method-Geological, Mineralogical, And Metallurgical Implications. Colorado: SME Anua Meeting.

SGS, M. 2020. Servicios metalúrgicos y operaciones de unidades - Pruebas de abrasión.

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