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HALLAZGO Y DESAFÍOS DE UN NUEVO DOMINIO GEOLÓGICO: “VOLCÁNICO MINERALIZADO” Y SU IMPACTO EN LA PRODUCCIÓN DEL YACIMIENTO CERRO

Trabajo ganador del área de Geología y Exploraciones del Foro TIS de PERUMIN 36.
Por: Jean Paul Bueno, Maylin Mendoza y Nickol Estrada, Nexa Resources.


Resumen

El objetivo de este trabajo fue determinar mediante las campañas de sondajes de perforación diamantina un nuevo dominio litológico, que hemos denominado: “Volcánico mineralizado”, que sea económico y rentable para la producción. Este volcánico mineralizado tiene características físicas, químicas y mineralógicas distintas a las que ya conocíamos, cuya inclusión en los procesos de extracción y recuperación de mineral, significó un gran reto para los profesionales de Cerro Lindo, para esto fue necesario combinar varias herramientas geológicas para su caracterización (litológica, mineralógica, alteración y estructural), la estimación de las reservas así como la aplicación de las mismas en la Geometalurgia, para superar los desafíos encontrados.

Los diversos estudios y ensayos nos permitieron caracterizar este nuevo dominio para incrementar los recursos y la vida útil en el yacimiento; pero esto conllevó a un reto aún más importante, cómo integrar de manera viable este nuevo dominio en nuestros procesos diarios, tanto de operaciones como de tratamiento de mineral. Se desarrollaron estrategias, metodologías, innovaciones tecnológicas y se establecieron conexiones entre las áreas de geología-metalurgia y mina, y así, se hizo factible la explotación de este nuevo dominio (volcánico mineralizado).

Definitivamente combinada la geología con la metalurgia nos permitió proponer estos nuevos mecanismos de trabajo en nuestros procesos operativos y de tratamiento de mineral, y lograr que un recurso geológico con características limitantes por su mineralogía que no se adaptaba a la ya conocida, cuyos diseños y parámetros de nuestra planta no estaban aún acondicionados para ello, se hiciera realidad sin perder de vista la mejor productividad, maximizar la producción, racionalizar los procesos y, por ende, mejor la rentabilidad.

Introducción 

El área de estudio corresponde a la unidad minera Cerro Lindo, localizada en distrito de Chavín, provincia de Chincha, región Ica.

El objetivo de este trabajo fue determinar un nuevo “dominio litológico económico” con características físicas, químicas y mineralógicas distintas a las que ya conocíamos, esto gracias a la información de las campañas de perforación diamantina.

Con diferentes estudios y ensayos logramos caracterizar este nuevo dominio para incrementar los recursos y la vida útil en la unidad minera Cerro Lindo; pero esto conllevó a un reto aún más importante, cómo hacer frente a los desafíos que esto implicaba para integrar de manera viable este nuevo dominio en nuestros procesos diarios tanto de operaciones como de tratamiento de mineral. Se desarrollaron estrategias, metodologías que se detallan en el capítulo de resultados. Se establecieron conexiones entre las áreas de geología-metalurgia y mina, y así, se hizo factible la explotación de este nuevo dominio.

Actualmente como sabemos, la minería moderna es sinónimo de tecnología, mejora continua y seguridad, por ello en este informe se presenta una manera clara de “pensar fuera de la caja”, se muestra una forma de optimizar y tener una mayor recuperación de los elementos (Ag-Pb) sin afectar la calidad de nuestros concentrados, con nuevas tecnologías, frente a nuevos desafíos que se nos presentaron, los cuales fueron superados de la mejor manera y garantizamos la exactitud y confiabilidad de los resultados obtenidos con el fin de lograr mejoras en todo el proceso.

Problemática

ν Falta de información en las zonas de borde del yacimiento, solo se contaba con pequeños indicios de zonas aisladas con contenidos económicos principalmente de Ag y Pb; estas pequeñas áreas estaban espacialmente fuera de los emplazamientos de los cuerpos masivos reconocidos: sulfuro primario de pirita (SPP), sulfuro primario de baritina (SPB) y semimasivos (SSM) y, por ello, se tomó la decisión de realizar campañas de perforación diamantina hacia estas zonas para hacer las debidas interpretaciones geológicas y hacer la evaluación económica de estas.

ν Esta zona de borde se identificó en los logueos de los años 2019, la cual fue considera dentro de las zonas económicas (SPP-SPB-SSM). Presenta una matriz volcánica y con un contenido de sulfuro por debajo de 20%, lo cual era considerado como una zona estéril (Roca caja).

ν Por otro lado, una problemática más que surgió, fue que esta mineralogía tenía características físico – químicas muy diferentes a las ya conocidas, sería un mineral completamente nuevo para nuestra planta de procesos.

Objetivos 

ν Identificar, zonificar y caracterizar el nuevo dominio en las zonas de borde, antes considerado como volcánico dacítico (zona estéril), con la finalidad de implementar un modelo y estimación del nuevo dominio para poder incrementar los recursos y explotación en la operación.

ν Realizar pruebas, ensayos mineralógicos y geometalúrgicos para proponer nuevos mecanismos de trabajo en nuestros procesos operativos y de tratamiento de mineral, que nos permitan incluir este nuevo dominio con nuevas características fisicoquímicas en la producción diaria y así incrementar la vida útil de la mina Cerro Lindo.

Metodología

Se realizaron programas de perforación diamantina enfocados en estas zonas de borde. Con esta información se realizó un logueo y relogueo detallado donde se adicionó una nomenclatura que nos permitió diferenciar este dominio con respecto a los demás, tanto en mineralogía, alteración y estructural, para complementar esta caracterización geológica se utilizó información de frentes de avance en mineral y de tajos en producción, después de la toma de muestra tanto de diamantina como de mina se realizaron las correspondientes interpretaciones geológicas y se marcaron los controles de la mineralización de este nuevo dominio (volcánico mineralizado), así como su ubicación espacial dentro de los eventos de formación del yacimiento VMS. 

Luego de definida la caracterización geológica se procedió a realizar la cuantificación y zonificación 3D del volcánico mineralizado mediante la generación del modelo geológico, y se consideró realizar análisis mineralógicos, petrográficos y geometalúrgicos (Figura 2).

Un punto importante para abordar los desafíos dentro del proceso de recuperación de mineral y disminuir la incertidumbre de lo que este dominio significaba para nuestra operación por su contenido de roca caja fue tomar muestras para ser analizadas en el laboratorio químico donde se formó un compósito (LDFC-03) para realizar estudios geometalúrgicos como conminución (dureza del mineral), flotación, análisis mineralógico en los concentrados y en el relave.

Para fines geometalúrgicos se tomaron 400 muestras de sondajes y comunes, teniendo en cuenta su distribución espacial. Finalmente, con estos resultados se validó el modelo del nuevo dominio (volcánico mineralizado) y se ideo un nuevo modelo geometalúrgico.

Presentación de resultados

Con las nuevas campañas de perforación, el logueo detallado y las leyes obtenidas de las muestras, se realizó una estimación a este dominio y arrojó un NSR interesante y se empezó a desarrollar más estudios mineragráficos, petrográficos y metalúrgicos, para disminuir la incertidumbre geológica y su impacto en el proceso de recuperación de mineral, ya que el contacto entre esta zona y la roca caja, es un contacto gradacional y poco definido; es ahí donde se marcó una pauta en los parámetros de logueo geológico y mapeo de labores en interior de mina, básicamente la diferenciación fue a nivel mineralógico y de alteración de los minerales primarios de la roca volcánica. Sumado a esto, se zonificó dentro del modelo por su contenido alto en leyes de Zn-Pb-Ag, logrando diferenciar esta zona, denominándole volcánico mineralizado (VM) (Figura 1).

Se asumió el reto, y se realizaron una serie de ensayos y pruebas metalúrgicas, para hacerlo viable y propuso metodologías, como determinar el contenido máximo de ingreso de este dominio a la producción, se trabajó una estrategia de planeamiento para secuenciar estos tajos paralelamente con zonas de sulfuro de alta ley, se creó una iniciativa de mineral marginal con alto contenido de Fe, para el déficit que presenta este dominio, se adicionaron nuevos reactivos para optimizar el proceso de recuperación en este tipo de mineralización, se implementó el control del porcentaje de ingreso por dominio en los blending diarios y se habilito un stock en canchas para este dominio. Se demostró que se podía considerar como incremento de reservas y que era posible ponerlo en producción sin alterar la metalurgia ni la recuperación en los concentrados.

Caracterización del nuevo dominio

En los sondajes de perforación diamantina, principalmente en las zonas de exploración del OB9 -OB13 se identificó una litología con potencial económico alto, que consiste macroscópicamente de roca volcánica silicificada y con moderada a fuerte alteración de clorita y sericita con parches por remplazamiento de esfalerita, galena y cobres grises. Esta litología aparece como halos rodeando los bordes de la zona con mayor enriquecimiento económico (Figuras 4 y 5).

Para este proceso se establecieron parámetros adicionales al logueo, principalmente en los contenidos de mineralización, ya que anteriormente era clasificado como roca caja. Luego se realizó ensayos de microscopia para caracterización mineralógica y petrográfica con el fin de mejorar la definición de este nuevo dominio. 

Se determinó que esta zona pertenece litológicamente a una roca caja félsica (riodacita) con texturas relícticas y de reemplazamiento, que corresponde a la misma cámara magmática, es decir, al mismo evento hidrotermal de la mineralización metalífero de Cerro Lindo, a un evento primario influenciado por removilización de estructuras (eficiente transporte) relacionado a porosidad de caja, reemplazamiento y correlaciones geoquímicas-litogeoquímicas, que fueron condiciones favorables para el enriquecimiento principalmente de Cu grises (Fase III) de la secuencia paragenética (M. Mendoza, 2020).

La roca matriz presenta intensa alteración de sericita - muscovita potásica y una alteración moderada de clorita Fe y de manera incipiente argilización débil (M. Mendoza, 2021).

Estructural

La mineralización en Cerro Lindo obedece a controles litológico-mineralógicos y, sobre todo, estructurales, los cuales definen la geometría del yacimiento, presenta cuatro alineamientos:

ν Lineamiento Pahuaypite: OB1.

ν Lineamiento Milpo: OB2, OB5, OB5B, OB5C, OB5D, OB6.

ν Lineamiento Casuarinas: OB: OB12, OB3-4, OB2B, OB6B, OB6A, OB7.

ν Lineamiento Patahuasi: OB10, OB13, OB6C, OB8A, OB8B, OB9.

Las zonas importantes de VM están entre los corredores estructurales Patahuasi y Casuarinas influenciados por la cinemática de las fallas NE (removilización). Según el análisis de permeabilidad y porosidad de los sondajes exploratorios, se evidencia una correlación de la dirección de los sistemas principales con las tendencias de la porosidad y permeabilidad del OB-9, factor importante que marca el control estructural (Figura 6).

En función de los tres sistemas de fallas principales asociadas a los eventos de mineralización y la distribución espacial de los cuerpos mineralizados, es posible generar un control estructural para las zonas del volcánico mineralizado, determinándose que en las zonas de OB9-OB13 tienen potencial lateral restringido al emplazamiento del intrusivo Catahuasi (Figura 7).

Mineralogía

Con el estudio mineralógico con microscopía electrónica de barrido se determinó que la muestra posee constante remplazamiento de minerales primarios, los agregados de pirita (py), siendo esta reemplazada por galena (gn) y posteriormente este mineral es reemplazado por Ag_tetraedrita (agitad), y es debido a esta mineralogía que se sustenta sus elevadas leyes de Pb-Ag (Zn) (Figura 8).

Estudio petromineragráfico

Se realizó el estudio petromineragráfico por microscopia óptica de muestras en el volcánico mineralizado y se caracterizó de la siguiente manera: la muestra es una roca intensamente alterada con textura relíctica, de posible origen metamórfico. Se aprecian relictos de cristales de andalucita (intensamente alterados por agregados de sericita) que han sido cortados e invadidos por cristales de rutilo, pirita I, esfalerita III (reemplazada por galena, cobres grises y pirita II) y galena reemplazada por cobres grises (que han sido identificados por microscopia electrónica de barrido como tetraedrita con plata). Además, han sido cortados e invadidos por cristales de cuarzo, flogopita (con calcopirita lll en sus intersticios), muscovita, cloritas y carbonatos.

Se evidencia en la roca caja que los agregados de sericita y arcillas (ser-ARC) han invadido y englobado a los relictos de cristales de andalucita (anl), pirita l (py l), esfalerita lll (ef lll), muscovita (mus) y cloritas (CLO) (Figura 9).

Geometalurgia del volcánico mineralizado

La geometalurgia nos permite evaluar el comportamiento de los minerales frente a un tratamiento metalúrgico planeado, mediante herramientas de regresión estadística, microscopia óptica de opacos y el desarrollo de pruebas metalúrgicas de flotación (J. Meza et al., 2018). Debido a leyes muy altas de Ag-Pb que vienen relacionadas a los Cu grises ricos en plata, se evaluó de esta manera la performance del circuito de flotación en la etapa de separación plomo/cobre.

A nivel de planta para este nuevo dominio caracterizado por su aporte principal de Ag-Pb, en minerales englobados en una matriz volcánica silicificada, se logró una alternativa eficiente de separación Pb/Cu aumentando el número de celdas y, con ello, se pudo lograr hasta un 80% de recuperación de Pb -Ag. Por esta razón, a nivel de recuperación y calidad de tratamiento, este dominio está dentro del desempeño, lo que se validó con los resultados de los ensayos metalúrgicos.

Conminución

Se utilizó el compósito LDFC-03 con las muestras representativas distribuidas en el yacimiento para realizar las pruebas de conminución, flotación y mineralogía.

Índice de abrasión (Ai) 

El índice de abrasión 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 medios a altos (Figura 10).

Distribución del índice de trabajo (BWi)

Es la energía usada en la reducción de tamaño de partículas, usualmente expresada como el pasante bajo con una malla específica como la 150 o la 200. (Metallurgist, s.f.).

Los resultados de BWi presentan mayor dureza respecto a los otros dominios (Figura 11).

Flotación

En las pruebas de flotación del compósito LDFC–03 se pudo observar que las recuperaciones de los elementos (Zn, Cu, Pb y Ag) están dentro los estándares.

Espesamiento y filtrado de concentrados

En esta parte del proceso es donde si debemos tener mucho cuidado y dosificar muy bien el ingreso de este mineral en cantidades de acuerdo con los parámetros establecidos, respaldados en las series de pruebas y ensayos realizados.

El volcánico mineralizado aumenta el material segregado y silicatos (arcillas) que dificultan el nivel de sedimentación de estos espesadores , que al final podría causar la reducción en toneladas tratadas y para esto se idearon iniciativas de soporte como incremento de zonas piritosas para balancear la falta de sulfuro de este dominio, se estableció un secuenciamiento adecuado de la salida del mineral de los tajos en los programas de producción, se realizó una caracterización de la alteración (arcillas), y se habilitaron espacios en las zonas de acopio en cancha para acumulación y que ingrese de acuerdo al criterio del geólogo para no afectar la mineralogía requerida para un buen rendimiento de planta (Figura 12).

Modelamiento

El volcánico mineralizado fue modelado en el software Leapfrog Geo, mediante la herramienta de Refined Geological Model, acorde a los eventos de mineralización y su ubicación espacial dentro del yacimiento Cerro Lindo, siendo el último dominio en interpolarse.

El VM se diferencia de los otros dominios por no contener sulfuros masivos, la mineralización se encuentra diseminada o en parches en la roca volcánica silicificada con alto contenido de micas agilizadas y sericitizadas, adicionalmente se tomaron estas consideraciones para su asignación (Figura 13).

VM = Rocas volcánicas %Fe <15%; Zn >=1% o Cu >=0.20% o Pb >=0.50% o Ag >=30ppm

El VM representa el 21% de las reservas actuales de Cerro Lindo.

Adicionalmente, se ha logrado medir con eficiencia el porcentaje, tonelaje y leyes de los diferentes dominios geológicos y la clasificación por confiabilidad a la producción de Cerro Lindo. Con ello, se marcó la pauta para una nueva metodología de trabajo, que fue agregar a nuestro blending diario, el reporte de ingreso por dominios y, de esta manera, prevenir a planta a que active sus parámetros para el ingreso de mayor mineral segregado y leyes altas de Ag y Pb evitando tener activaciones de Zn o inversión del ratio Cu/Pb, así como también controlar el ingreso racionalizado a un máximo de 20% de mineral de baja gravedad especifica (VM) (Figuras 14 y 15).

Desafíos y beneficios

Los principales desafíos fueron:

ν Lidiar con la alta dureza de esta litología, lo que genera mayor consumo de energía para el chancado e incluso el tiempo de sedimentación es mayor por su bajo contenido de sulfuro, pero se hicieron varias pruebas y se determinó que el ingreso máximo de un 20% de VM en la producción diaria no tendría impacto negativo en los distintos procesos.

ν El bajo contenido de sulfuros nos llevó a la generación de una nueva iniciativa para ingresar zonas de mineral marginal de frentes de avances piritosos que al combinarlo con el VM compensaría la falta de sulfuros, donde el mineral marginal es compensado por el alto contenido en leyes del VM; así no afectaríamos nuestra recuperación y se mejoró el proceso de sedimentación. Esto fue sustentado con una serie de pruebas metalúrgicas con resultados comprobados.

ν Por otra parte, cuando entraron en producción los tajos de VM, en coordinación con planeamiento se trabajó el correcto secuenciamiento de tajos en zonas de sulfuros masivos para compensar en los programas diarios. 

ν El tema del ingreso de material de alta y baja gravedad específica como se viene mencionando debe ser controlado, y así no alterar los procesos de la planta concentradora, este control se implementó como una actividad rutinaria de orecontrol más allá de las leyes, ahora hacemos seguimiento al porcentaje de dominios que entran al proceso, así fue como se crearon herramientas que nos permitir calcular el ingreso promedio de cada dominio y de esta manera poder prevenir a planta.

ν Este nuevo dominio también implicó desafíos importantes en los procesos de mina, como por ejemplo en relleno, que debido a su baja densidad, por debajo a los parámetros permisibles de planta, ha ocasionado limitantes en la separación de sólidos y líquidos y en la banda de filtrado, tomando más tiempo y disminuyendo el porcentaje de sólidos requeridos en el proceso de relleno en pasta y, por ende, se veía afectado el ingreso de volumen a interior de mina. Frente a ello, se hicieron pruebas y se determinó que el máximo permisible de ingreso de VM no debía superar el 30% y en los espesadores se debía aumentar el floculante, a nivel de las bandas de filtros se implementará tecnologías para optimizar el resultado. Asimismo, se afectó el rendimiento de perforación y voladura por su alta dureza, en ambos procesos, el área de Mina adecuó los Kpi para optimizar los resultados, y hacerlo viable (Diagrama 3).

En cuanto al beneficio, éste es principalmente económico y se refleja en el incremento de los recursos minerales y el potencial mineralógico de Cerro Lindo, generando el aumento de 4 millones de reservas probadas, ampliando la vida útil de la mina por adición de masa de VM al modelo (37 millones de TM), este hallazgo tiene un impacto con una ganancia económica de US$ 15.9 millones anuales, considerando además que la explotación de este dominio, después de resueltos todos los desafíos, se ha incluido de una manera regular y permanente en la producción.

El impacto económico proyectado es de US$ 224’676,033 hasta el 2031, definitivamente aumentando en promedio 4 años la vida útil de la mina.

Conclusiones

1. Con la correcta caracterización geológica (litológica, mineralógica, alteración y estructural) de este dominio, que aún no se le había reconocido ni determinado en su potencial económico, se estableció que pese a estar dentro de roca volcánica silicificada, por sus altos contenidos en Zn-Ag-Pb, su potencia y extensión –al momento de cuantificarlo con el moldeamiento y estimación de reservas y leyes– era vital adicionarlo como un nuevo dominio de mineralización dentro del yacimiento, ya que se convirtió en un foco rentable en la explotación y aumentó de la vida útil de la mina. Sin embargo, así como su potencial económico es alto, presenta características físicas como mayor contenido de arcillas, más dureza y abrasividad en comparación al sulfuro masivo, lo que nos llevó a establecer nuevas metodologías de trabajo para no afectar el proceso metalúrgico, pensar fuera de la caja y adaptarlo a los parámetros de producción. 

2. A nivel de planta los resultados en tratamiento fueron óptimos solo con algunas variaciones como el aumento de las celdas de flotación para optimizar la recuperación de Pb-Ag sin afectar las leyes de cabeza, donde hubo mayor impacto en el espesamiento y filtrado de concentrado debido al aumento de mineral segregado y silicatos, superándose con un plan de trabajo basado en disciplina operativa.

3. Los planes de acción establecidos nos permitieron obtener recuperaciones y calidad de los concentrados, los que están dentro de los estándares establecidos por la planta concentradora.

4. Su potencial económico se refleja en el incremento de los recursos minerales y el potencial mineralógico de Cerro Lindo, generando el aumento de 4 millones de reservas probadas, ampliando la vida útil de la mina por adición de masa de VM al modelo (37 millones de TM), este hallazgo tiene un impacto con una ganancia económica de US$ 15.9 millones anuales.

5. El impacto económico proyectado es de US$ 224’676,033 hasta el 2031, definitivamente aumentando en promedio 2 años la vida útil de la mina.

6. Se establecieron nuevos criterios de trabajo para poder hacer viable esta iniciativa.

Bibliografía

Bizalab. 2020. Estudios Petrográficos y Petromineragráficos - Informe III. Lima.

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/

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

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

UNCP. 2018. Estudio geometalúrgico para optimizar el circuito de flotación separación plomo-cobre en la planta concentradora U.M. Cerro Lindo.

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