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 capacidad 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.

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

ν Maximizar la producción de cobre fino a través del incremento de la recuperación metalúrgica. 

ν Estandarizar prácticas operaciones con estrategias que se adapten al cambio del tipo de mineral. 

Específicos

ν Establecer el road map para el incremento sostenido de la recuperación. 

ν Disminuir la variabilidad operativa con estrategias estandarizadas. 

ν Optimizar los parámetros operativos que influyen directamente en la recuperación. 

ν Implementación de tecnología nueva para maximizar la recuperación. 

Liderazgo gerencial para el logro de las metas

Desafíos

ν Características del mineral. El mineral es muy variable y con diferente respuesta metalúrgica en la flotación. 

ν Uso optimizado de activos. En algunas etapas del proceso como son remolienda, circuito cleaner, etc. se tiene holgura para maximizar la recuperación. 

ν Upgrade de procesos. En algunos casos es necesario realizar el upgrade para liberar restricciones y generar mayor valor para la empresa. 

ν 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.

Para mejorar el % Mass Pull se implementaron los siguientes impulsores:

ν Incremento de aire en la flotación, para aumentar la velocidad de gas superficial (Jg).

ν 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.

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:

ν 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.

ν Cambio en los parámetros hidrodinámicos (menor diámetro de burbuja).

ν Mayor estabilidad y control del nivel de espuma.

El aporte de recuperación cuantificado es +0.19% respecto a 0.1% planificado.

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:

ν Mejor colchón de espuma y de mayor estabilidad.

ν Incremento de la velocidad de evacuación (Mass Pull).

ν 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.

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 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 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:

ν 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.

ν Disminuir la variabilidad del proceso, grados de concentrados y recuperaciones más homogéneas, evitar las desviaciones.

ν 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 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.

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.