Por: Jorge Luis Vargas, gerente de Varmin y exgerente de Minería de Worleyparson/TWP.

Introducción

El agotamiento de los recursos mineralizados de alta ley, y la tendencia cada vez más creciente de operar yacimientos mineralizados de baja ley –complejos en su tratamiento metalúrgico–, ubicados en ambientes socioambientales más sensibles, hacen que la minería tenga que lidiar cada vez más ante un escenario más exigente, como es el caso del proyecto Hilarión, ubicado en los distritos de Huallanca, Huasta y Aquia, de la provincia de Bolognesi, en el departamento de Áncash.

En la actualidad y más aún en el futuro, encontrar y trabajar yacimientos minerales de grandes dimensiones de clase mundial y de leyes altas, será cada vez más incierto y poco probable. Los depósitos mineralizados más ricos ya fueron explotados. En los niveles más profundos, solo permanecen yacimientos de bajo contenido, cuya extracción y beneficio resultarán cada vez más complejos y costosos. 

Así también los conflictos sociales se han incrementado. Las comunidades no gestionan adecuadamente los recursos obtenidos por las regalías y canon minero, gran parte de la población desconoce esta contribución o aporte y algunos consideran que la minería debe reemplazar al Estado en resolver sus carencias de infraestructura. 

En este contexto, el desarrollo de la minería es esencial para la existencia humana. Sin embargo, si no cuidamos el equilibrio de la naturaleza y sus recursos, no tendremos planeta donde existir. Igualmente, si la población no entiende a la minería, entonces, no puede entender su propio futuro, sin la minería.

Se debe comprender claramente que todos compartimos un objetivo común: nuestro bienestar, por lo que tenemos las mismas necesidades y, el uso de los materiales producidos por la minería, es esencial para nuestra coexistencia, por tanto, es de imperiosa necesidad encontrar el camino, para que la minería puede continuar su desarrollo con total aceptación de la población.

En tanto la actividad minera, no ha perdido ni ha cambiado su enfoque económico del negocio, todavía se obsesiona en la optimización de costos, en la creación de valor y la sustentabilidad y sostenibilidad, aunque la definición de la sustentabilidad en la minería es vaga y compleja, depende de lo bien que desarrollemos nuestra relación con la naturaleza.

Deberíamos entonces empezar por establecer nuevos conceptos de productividad y registros de medición, señalando que la definición de la productividad, debería ser medida también respecto a la energía y el agua consumida por tonelada de mineral fino producido en una unidad de tiempo. Asimismo, ser medida respecto a la energía y el agua consumida por tonelada de mineral fino producido en una unidad de tiempo. 

En otras palabras, productividad en minería debería ser recursos obtenidos respecto a recursos utilizados (energía/ton y agua/ton), esta forma de medición y registro permitirá observar y reportar las huellas de la minería en la naturaleza.

Por tanto, corresponde a esta generación de mineros, construir consenso, respecto a la necesidad de replantear los criterios de los diseños, debiendo ser capaces de presentar a las próximas generaciones, una minería libre de conflictos “por diseño”, con una cabal comprensión de lo que la naturaleza requiere para mantener su equilibrio. Dejando en claro que “el futuro de la minería” debe ser entendido, como “la minería en el futuro”.

Motivación 

Lograr y demostrar la viabilidad técnica y la rentabilidad económica de un proyecto minero “complejo”, identificando e investigando las variables más relevantes, para luego establecer la estrategia de desarrollo del estudio, que consideramos en el futuro, será la tendencia en la gestión de los proyectos mineros en el Perú. 

Objetivo y plan de desarrollo del estudio

Lograr la evaluación de la sostenibilidad de las distintas opciones de operación proyectadas para el yacimiento mineralizado Hilarión, como respaldo a la opción que deberá ser identificada, como más apropiada para pasar al desarrollo de la etapa de factibilidad.

En este escenario la investigación y el estudio deberá mostrar la importancia de los aspectos socioambientales y geomecánicos, para la ubicación de los componentes de mina, para la elección del método de explotación, para el dimensionamiento y estabilidad de las excavaciones proyectadas, para la explotación del yacimiento mineralizado, definido como “Complejo”, por la calidad marginal de su mineralización por la dificultad de su tratamiento metalúrgico y por su ubicación en un entorno socioambiental altamente sensible. 

Contrarrestando a estas condiciones desfavorables, se tiene a un macizo rocoso competente de calidad II, que el estudio deberá aprovechar para elegir el método de explotación adecuado, dimensionando sus excavaciones, de tal manera que se logre optimizar el proceso con bajos costos de producción y así garantizar el retorno de las inversiones del proyecto, que el suscrito tuvo la oportunidad de dirigir en su condición de gerente de Minería de Worleyparson – TWP. 

Para la evaluación de opciones, por la complejidad socioambiental en torno al área de influencia del proyecto, se acude al uso de herramientas de simulación financiera como es el software Economics DELTΔ de propiedad de Worleyparson, que viene a ser un instrumento de apoyo a la toma de decisiones, que cuantifica los aspectos de sostenibilidad en términos monetarios, mediante la modelización económica de los costos internos (Capex - Opex), los costos externos (sociales - medioambientales), así como los beneficios del proyecto, permitiendo examinar los efectos de la variación de los parámetros más sensibles, en una serie de futuras trayectorias posibles. 

De este modo, la incertidumbre sobre el futuro se convierte en una fortaleza para la toma de decisiones. Debiéndose establecer luego los parámetros de la operación más conveniente, que sea económica y socioambientalmente aceptada, ejecutada dentro del periodo que entregue el mayor valor con un nivel de riesgo aceptable, generando sostenibilidad en el tiempo. Con este propósito, se analizan 13 opciones de operación que fueron agrupadas y estudiadas mediante los siguientes Trade Off:

♣ Ubicación de componentes del proyecto, sin restricciones geográficas, por lo tanto sociales.

♣ Ubicación de planta de procesos.

♣ Ubicación de la cancha de relaves.

♣ Identificación del sistema de chancado primario.

♣ Identificación del sistema de extracción del mineral.

♣ Identificación de la capacidad de planta.

En este resumen, solo se presentan los criterios de selección y evaluación, finalmente la identificación de la opción más conveniente para el desarrollo de la factibilidad del proyecto.

Criterios para la selección de opciones

Para la selección de opciones, se han jerarquizado y tomado en cuenta los criterios de análisis siguientes:

♣ El menor impacto ambiental posible, considerando desde el diseño la construcción de una planta concentradora en “caverna”, el retorno de los desechos del tratamiento industrial a interior mina como relleno en pasta, la captación de agua en interior mina con recirculación del agua industrial para el procesamiento en planta, y la ventilación por “tiro natural” con la evacuación del aire viciado alejado de la superficie cubierta de nieve. 

♣ La permeabilidad social y ambiental de las comunidades en torno al desarrollo del proyecto.

♣ Análisis de la distribución de la curva tonelaje/ley (ver Figura 2), del recurso mineral, para estudiar estrategias de minado masivo y/o selectivo y el orden de magnitud de la operación proyectada. Habiendo identificado y analizado las siguientes opciones de producción: 3 k tpd, 5, 5-10, 10, 12.5 y 16 k tpd.

♣ Análisis de ley de corte, volumen de recurso mineral y el periodo de agotamiento.

♣ Geología del yacimiento; el proyecto Hilarión tiene una mineralización económica en Zn-Pb-Ag, con trazas de Cu y Au como resultado del reemplazamiento metasomático de contacto de los intrusivos ácidos, los cuales forman cuerpos tabulares, alargados e irregulares; así como también zonas de endo y exoskarn. Se toma en consideración la profundidad de la mineralización, para ubicar: las labores de accesibilidad, el nivel base de extracción y las labores de drenaje (ver Figura 4).

♣ Método de explotación y requerimiento de relleno, como aspecto que condiciona la ubicación de la planta de procesos y la planta de relleno, en lo posible a la altura del nivel de cabeza, para el aprovechamiento de la gravedad en el transporte de relleno a los tajos. Haciendo que los desechos retornen a la mina como relleno en pasta (ver Figura 3).

♣ Ubicación de los sectores prospectivos, para orientar los ejes de las principales labores de accesibilidad próximos a estos, de manera tal que si las condiciones serán favorables, este recurso potencial podrá incorporarse a los futuros planes de ampliación de la producción en el largo plazo (ver Figura 5).

♣ Ubicación y capacidad de almacenamiento del depósito de relaves y botaderos.

♣ Distancia más corta para la extracción del mineral desde el chancado primario hasta la planta de procesos.

♣ Mínimo movimiento de tierras en la construcción de la planta, tomando en cuenta también el menor impacto visual y medioambiental, con bajos costos de construcción.

♣ Periodo de obtención de licencias, permisos y autorización de construcción.

♣ Inicio simultáneo del preminado, desde varios frentes y en paralelo con la construcción de la planta de procesos, para lograr una producción temprana.

♣ Programa de inversiones según la ubicación de componentes por opción.

♣ Ubicación de planta lo más próxima posible a la cancha de relaves para el manejo de contingencias.

♣ Sistema de drenaje por gravedad y ventilación por tiro natural.

♣ Menores Opex y Capex, entre otros.

Análisis y metodología del desarrollo de opciones

Mediante el orden de desarrollo de las actividades siguientes:

a) Identificación de la ubicación y evaluación de la accesibilidad a los componentes de cada opción, se muestra en la Figura 6.

b) Desarrollo de la ingeniería a nivel conceptual para cada opción.

c) Estimación del recurso mineral y periodo de agotamiento para cada opción.

d) Análisis y evaluación del Plan de accesibilidad y preparación mina, que obedece y se sustenta en los siguientes lineamientos y propósitos:

♣ Acceder de manera simultánea a diferentes sectores en el menor tiempo posible, mediante la construcción en paralelo de las rampas correspondientes. Esta secuencia permitirá el desarrollo y la extracción de mineral de varios sectores a la vez.

♣ Agrupar sectores autónomos con su propia infraestructura, como fuentes de aporte simultáneo a la producción.

♣ Iniciar la preparación y explotación en forma ascendente de los niveles inferiores a los superiores (4,396 – 4,740), generando espacios vacíos (tajeos) en los niveles inferiores, los que deben ser rellenados en parte, con los escombros generados por el desarrollo de los niveles superiores.

♣ Lograr la mayor fluidez en los ciclos de minado, con la adecuada ubicación de los accesos, echaderos de mineral, chimeneas de ventilación, relleno y servicios. Independizando el acceso de equipos para cada sector de explotación, evitando la concentración de maquinaria en áreas reducidas de trabajo.

♣ Aprovechar la gravedad para el traspaso del mineral por los ore pass de los niveles superiores al de extracción.

♣ Obtener los mayores rendimientos de los equipos LHD, tomando en cuenta las distancias de acarreo apropiadas para estos, minimizando el uso de camiones en la operación.

♣ Las labores de preparación (ver Figura 7) se iniciarán en los niveles inferiores (4,396 – 4,420) y progresarán en forma ascendente hacia los superiores. Están conformadas por los subniveles de perforación y los slots, ubicados en los extremos de los paneles de explotación. Los subniveles de perforación y extracción están diseñados para reconocer longitudinalmente las estructuras, siguiendo el contacto mineralizado, acción que ayudará a delimitar los futuros tajos, de tal forma que durante la perforación de producción se pueda controlar los contactos mineralizados.

e) Selección de métodos de explotación. Para este paso, previamente se hizo los siguientes análisis al recurso mineral:

♣ Agrupación de cuerpos por isoleyes, con el propósito de estudiar por sectores, las posibilidades del yacimiento para su explotación más conveniente (selectivo o masivo). Usando la herramienta informática Mine Sight, se agrupan las estructuras mineralizadas por sus leyes de Zn en forma creciente. Los resultados se muestran en las Figuras 8 y 9.

Los resultados del análisis de isoleyes nos permiten prever lo inviable que resultaría la implementación de planes selectivos de producción, debido a que al agrupar cuerpos con las leyes más altas del yacimiento (5%-6%), estas estructuras se muestran como pequeños cuerpos mineralizados aislados entre sí, que al sumar los recursos medido más indicado con leyes de 5% Zn, se tendrían escasamente 5’074,903 tn. Cantidad insuficiente para garantizar el retorno de las inversiones que requiere el proyecto. Por lo se concluye que; para el mejor aprovechamiento y beneficio de los recursos mineralizados del yacimiento Hilarión, se considera (en el estudio), la implementación de planes de producción masivos.

♣ Agrupación de cuerpos por isopotencias. En base a la información obtenida de secciones horizontales espaciadas a cada 24 m. y también de las secciones transversales a las estructuras mineralizadas, espaciadas a cada 15 m., desde el nivel 4156 hasta el 4740, los cuerpos mineralizados del proyecto muestran potencias variables a lo largo de su orientación y elevación, tal como se muestra en la Figura 10.

• Potencia mayor 54.03 m, corresponde al block 12 (Secc. 1320).

• Potencia promedio de las estructuras angostas 1.15 m. 

• Potencia promedio de las estructuras potentes 21.49 m. 

♣ Agrupación de cuerpos por método de explotación. Tomando como referencia el análisis de isopotencias y la distribución espacial (3D) de los recursos medidos, indicados e inferidos (ver Figura 11), se agruparon todas las estructuras mineralizadas de espesor similar, bajo el siguiente ordenamiento para su explotación:

• Para el Sub Level Longitudinal con relleno, se agruparon estructuras con potencia o espesor mayor a los 2 m. 

• Para el Bench and Fill Stoping, se agruparon estructuras tabulares aisladas, con potencia o espesor mayor a 1 m. y con leyes altas.

Habiendo identificado dos tipos de minado para la explotación de Hilarión, se zonificaron y ordenaron los recursos para cada uno de los mismos. Observando bajo esta distribución, que el 95% del recurso mineral, se explotará por Sub Level Longitudinal con relleno y el 5% con Bench and Fill Stoping (B&F).

Para el Sub Level Longitudinal, en el caso de estructuras de potencia mayor a los 2 m, las que en conjunto constituyen el 95% de los recursos minables, la Unidad Básica de Explotación (UBE) está constituida por una galería de perforación y una galería de extracción, perforación y el slot.

El Bench and Fill Stoping para estructuras aisladas y tabulares de potencia menor a los 5 m, las que en conjunto representan al 5% del recurso minable, consiste en dividir la estructura mineralizada en sectores estables debidamente espaciados, de tal manera que se pueda ejecutar y controlar las operaciones unitarias de perforación de producción, extracción de mineral y relleno, simultáneamente en el mismo tajo con fluidez y seguridad. 

El Bench and Fill requiere de tres accesos para una operación eficiente. Usando uno de los espacios superiores como nivel de perforación, el segundo nivel inferior como labor de acarreo y extracción del mineral derribado, y el tercer nivel superior al extremo opuesto del primero para el ingreso del relleno (ver Figura 13).

El esquema de la secuencia de minado, se muestra en la Figura 14.

f) Estimación de Capex y Opex para cada alternativa. La inversión total calculada para los estudios, diseño, construcción, instalaciones y puesta en marcha del proyecto Hilarión, para la alternativa de producción a razón de 10,000 t/d, asciende a la suma de US$ 582’388,218 y a valor presente neto US$ 463’920,203. La distribución se muestra en la Figura 15.

Los costos de producción han sido estimados por actividades y para cada periodo o año de producción. El alcance del estimado de costos de operación cubre todos los procesos necesarios para alimentar y operar la planta. La estimación está hecha para un nivel conceptual y tiene una precisión en el rango de +/- 35%.

La Tabla 3 resume los costos unitarios totales del proyecto, desagregados por áreas, para las opciones de operación de (3K, 10K y 16K).

g) Evaluación económica y análisis de riesgos de cada opción. 

h) Los criterios de evaluación priorizan la sostenibilidad del proyecto, mediante la maximización de la rentabilidad, minimizando los impactos socioambientales.

Selección de opciones

Siguiendo los lineamientos antes señalados: por las dimensiones del yacimiento reconocido (1.6 Km. de longitud); por la ubicación del mismo en la jurisdicción de tres comunidades, todas con diferente percepción sobre la implementación del proyecto; por la sensibilidad socioambiental debido a la presencia de nevados muy próximos al afloramiento y por la calidad marginal de la mineralización, se identifican 13 opciones de operación. Todas ellas, con distintos tamaños de planta, con los principales componentes ubicados en diferentes locaciones y con diversos sistemas de extracción y transporte de mineral. Los detalles de todas estas opciones se muestran en la Tabla 4.

Evaluación de opciones de operación

Las 13 opciones de operación antes identificadas, fueron evaluadas integralmente con el soporte de la herramienta Economics DELTΔ, instrumento informático de modelización económica de propiedad de Worleyparson - TWP, que evalúa los aspectos financieros, sociales y ambientales de la sostenibilidad o curso de acción de las distintas opciones en términos monetarios.

Los resultados de la evaluación de opciones se muestran en la Tabla 5 y en la Figura 16, se muestra los resultados de la evaluación económica a través de sus indicadores de rentabilidad.

Conclusiones y recomendaciones del Trade Off

1. La continuación de la mineralización –en horizontal, así como en profundidad– ha quedado abierta, por tanto, las posibilidades del yacimiento de incorporar más recursos a su inventario se ven favorecidas, por lo que se recomienda continuar con las campañas de exploración.

2. El diseño minero ha desarrollado una infraestructura como obra civil capaz de atender incrementos de producción con solo inversiones marginales.

3. La naturaleza marginal de la mineralización demandará especial atención en el control de la dilución.

4. La presencia de pirrotita asociada a la mineralización económica de zinc exige mayor investigación metalúrgica.

5. La competencia geomecánica del mineral y cajas (II) ofrecen la oportunidad de investigar prácticas operacionales sin relleno o con menor contenido de cemento.

6. El emplazamiento identificado para la instalación de la planta de procesos en caverna requiere mayor investigación geomecánica.

7. Se recomienda iniciar el reconocimiento exploratorio transversal de toda la secuencia mineralizada. Esta acción ayudaría a confirmar la presencia de todos los cuerpos mineralizados interceptados con los sondajes diamantinos. Igualmente, proveer mineral representativo para continuar con las pruebas metalúrgicas confirmatorias.

8. Se recomienda preparar próximo a la superficie un "tajo piloto" que permita experimentar y estudiar las variables del diseño con propósitos de optimización.

9. Del análisis económico, se puede manifestar que las opciones que consideran la implementación de estrategias de minado selectivo, con tasas de producción de 3 k tpd y 5 k tpd ofrecen resultados de rentabilidad negativos, es decir arrojan pérdidas.

10. Las opciones de mayor producción están asociadas a costos operativos más bajos por razones de economía de escala, por tanto, los cut off asociados también son más bajos. En base a esta condición de operación se obtienen más reservas minables, pero por el mayor volumen de producción los periodos de agotamiento (Life of mine) son menores.

11. La rentabilidad de las opciones que consideran la implementación de planes de producción masivos, con tasas de producción de 10 k tpd, 12.5 k tpd y 16 k tpd, muestran resultados positivos, tal como se aprecia en la Tabla 5.

12. El proyecto se hace rentable a partir de tasas de producción mayores a 10 k tpd, en general la rentabilidad aumenta al elevarse la tasa de producción, resultando ser la opción 13 (16 k tpd) la más rentable, pero a la vez la que requiere mayor Capex, en un periodo de agotamiento (Life mine) más corto, está alternativa demandaría una exigente dinámica operativa en un entorno complejo, mostrándose más vulnerable frente a cambios en las variables asumidas.

13. La opción 11 que corresponde a la operación proyectada a razón de 10 k, con la ubicación de componentes en la comunidad de Aquia, tiene las siguientes ventajas: menor Capex y un periodo de construcción más corto, lo que le permite iniciar una producción más temprana (1/2 año antes) respecto a las demás. De acuerdo al diseño y al plan minero establecido, esta alternativa por las menores longitudes de desarrollo para accesar y extraer el mineral, se ve favorecida para obtener costos operativos más bajos, con mejores indicadores de rentabilidad. Por los aspectos antes señalados, esta opción ofrece las mejores condiciones de operación para el proyecto.

14. Identificada la opción 11 como la más conveniente para el desarrollo del proyecto, a continuación, se detallan sus componentes principales:

• Nivel de producción a razón de 10,000 t/d.

• Ubicación de componentes en la comunidad de Aquia.

• Planta de procesos en caverna.

• Cancha de relaves en Quenhuaragra.

• Túnel de servicios y drenaje en la quebrada Shicra Shicra (comunidad de Aquia).

• Sistema de extracción por medio de fajas transportadoras, con la instalación de tres chancadoras de 5,000 t/d cada una, ubicadas en interior mina, en los tres ore pass principales del yacimiento.

15. Para esta condición de operación, se recomienda elaborar el estudio siguiente, a nivel de factibilidad. 

Bibliografía

Javier, M. and Chang N. 2013. Nature Friendly Sustainability, SME, Denver, CO.

Vargas Olarte, Jorge Luis y Espinoza, Arturo. 2003. “Sublevel Caving y Simulación de escenarios probabilísticos, para formulación de estrategia de desarrollo de Mina San Valentín”. Revista El Ingeniero de Minas del Colegio de Ingenieros del Perú – CIP, abril - junio.

Vargas, Jorge. 2019. Actualización de los aspectos geomecánicos para la identificación y diseño geomecánico de los métodos de explotación para el proyecto Nazareth de Minsur. Grupo Breca, Perú (julio 2019 – abril 2020). Varmin SAC.

Vargas, Jorge. 2019. Elaboración de Trade Off para ubicación del portal y rampa de exploraciones y de accesibilidad para el proyecto Nazareth de Minsur SA. Grupo Breca, Perú (julio 2019 - abril 2020). Varmin SAC.

Vargas, Jorge. 2016. Trade Off del Sistema de extracción de mineral y proyecto de profundización Mina Uchucchacua de Compañía de Minas Buenaventura S.A.A. Noviembre. Varmin SAC.

Worleyparson – TWP. Estudio de prefactibilidad del proyecto Hilarión.