FLOTACION DE ZnS CON Cu SECUNDARIOS EN ISCAYCRUZ

Luis Wilson Arzapalo Imbertis Superintendente de Planta

EMPRESA MINERA LOS QUENUALES S.A. UNIDAD MINERA ISCAYCRUZ

warzapalo@gmail.com

1. INTRODUCCION La unidad Minera Iscaycruz, est ubicada en el distrito de Pachangara, provincia de Oyn, departamento de Lima, a una altura promedio de 4.600 msnm. Actualmente procesa 3,700 TMSPD de sulfuros minerales de Pb-Cu y Zn, por el mtodo de flotacin selectiva. El mineral de Iscaycruz es poli metlico y proviene fundamentalmente de los cuerpos mineralizados ESTELA-OLGA, CHUPA, TINYAG y ROSITA. Normalmente se alimentan a Planta en la proporcin siguiente: 4 Estela-Olga (2115 TMS) 2 Chupa (1057 TMS) 0.25 Tinyag ( 132 TMS) 0.75 Rosita ( 396 TMS) Los valores metlicos estn constituidos principalmente por sulfuros de zinc (marmatita y esfalerita), sulfuro de plomo (galena) y sulfuro de cobre primario (calcopirita); la plata est distribuida entre los sulfuros valiosos de plomo y zinc pero se encuentra en forma de plata nativa. Un balance metalrgico representativo del mineral de Iscaycruz es el siguiente:

BALANCE METALURGICO PROMEDIO E N S A Y E S RECUPERACIONES

PRODUCTO TMS %Zn %Pb %Cu oz/TM Ag %Fe Zn% Pb% Cu% Ag% Fe%Cabeza 110.968 13,35 1,06 0,17 0,71 20,14 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 Conc. Zinc 25.632 54,59 0,69 0,41 1,46 8,85 94,4 15,0 54,5 47,4 10,2 Conc. Plomo 1.557 7,42 55,34 2,84 12,25 7,48 0,8 73,1 23,1 24,1 0,5 Relave 83.779 0,85 0,17 0,05 0,27 23,83 4,8 11,8 22,5 28,5 89,3 Cab. Calc. 110.968 13,35 1,06 0,17 0,71 20,14 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 En los ltimos aos se han ido acumulando minerales de ZnS con cobres primarios y secundarios (calcopirita, covelita, tetraedrita, tenantita y bornita) de los cuerpos mineralizados de Tinyag y Rosita los que se han tenido que ir tratando por campaas: En el ao 2003 se realizaron 3 campaas. Se trat 10,927 ton de mineral, logrndose: Grado de Conc Zn: 49.47%Zn con 7.06%Cu; recuperacin: 79.48%Zn y 55.65%Cu En enero 2006 se proces 98,862 ton de mineral, consiguindose: Grado de Conc Zn: 50.96%Zn con 5.44%Cu; recuperacin: 84.15%Zn y 53.15%Cu El trabajo de investigacin motivo de este estudio intenta mejorar los resultados anteriores ofreciendo: Grado de Conc Zn: 49.00%Zn con 3.81%Cu; recuperacin: 93.70%Zn y 80.90%Cu

2. EL TEMA Una manera distinta de averiguar la flotabilidad de los compuestos metlicos ya sean sulfuros u xidos, exige la observacin del medio en el cual se practica la metalurgia de la flotacin, en tal sentido es necesario utilizar tambin el concepto de % de lquido en volumen paralelo al % de slidos en peso;

%Sp = 100*Gs*(D-1) %Lv = 100*(Gs-D)

D*(Gs-1) (Gs-1) Tambin es necesario no slo manejar datos de % de concentracin en la preparacin de un determinado reactivo, sino tambin averiguar cuan diluido estar ste dentro de la pulpa o dentro del agua que es el medio donde modificar su estado.

Preparacin del CuSO4.5H2O al 10% de concentracin

Concentracin del CuSO4 en el agua de la pulpa = 0.003 Molar Veamos lo que ocurre en una planta concentradora por flotacin como Iscaycruz, para una capacidad de tratamiento de 3700 Ton/da, teniendo el mineral una gravedad especfica de 3.44 y una densidad de pulpa de 1,460 gr/lt.

CABEZA CIRC. Zn

TM / da 3.700 %Sp 44,42 %Lv 81,15 m3/TM 1,54 m3 DE PULPA / DIA 5.703 m3 DE H2O / DIA 4.628 Kg CuSO4.5H2O / da 3.545 Kg CuSO4 / da 2.266 CONSUMO DE CuSO4 Kg / TM 0,612 cm3 / min CuSO4 20.513 PM CuSO4 159,5 Nro.Moles = Peso / PM = Kg / (Kg / Mol Kg) 14,2 MOLARIDAD (Nro.Moles Kg / m3 sol.) 0,003

Este ltimo valor de la concentracin molar en el circuito de Zinc nos indica que es factible considerar a la pulpa mineral como una solucin acuosa con solo imaginar que dicha pulpa pueda ser filtrada en determinado momento slo para conocer como se encuentra el cobre dentro de la solucin. Existe entonces la necesidad de conseguir la explicacin de que componente o componentes y condiciones activan o impiden la flotabilidad del Sulfuro de Zinc. Esto crea la necesidad de la construccin de un Diagrama eth pH CuH2O, especficamente para la realidad de Iscaycruz a la concentracin molar ya deducida. A continuacin las posibles reacciones qumicas a partir del ordenamiento de los componentes para cada estado de oxidacin.

Los que dan lugar a 17 reacciones qumicas que a su vez generan el mismo nmero de ecuaciones y se sintetizan en el siguiente diagrama.

Por otro lado un seguimiento de la medicin del potencial de oxido reduccin en la pulpa realizado por varios aos nos muestra la siguiente sntesis en el circuito de Zn.

Lo mismo que las condiciones de temperatura y pH de la pulpa.

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

N de muestra

Valo

res

de p

H y

T C

pHTC

Temperatura promedio = 15.3C pH promedio = 10.9

Acto seguido resulta interesante ubicar puntos (eth, pH) en este diagrama para encontrar la explicacin de que compuesto est presente en el momento en que se lleva a cabo la flotacin del Zinc

CuO2--

CuO

HCuO2 -

Cu(OH)2

Cu2O

3. MINERAL CON COBRE SECUNDARIO Este mineral tiene el siguiente anlisis qumico:

TMS %Zn %Pb %Cu oz/TM Ag %FeMineral 108.182 14,65 0,13 1,87 0,41 19.41

E N S A Y E S

El siguiente dibujo muestra la diferencia entre las pulpas de mineral normal y mineral con cobres secundarios.

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

11,00

12,00

13,00

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29

Tiempo de Agitacin (min)

pH d

e Pu

lpa

Mineral Normal

Mineral de Tinyag Cu Secundario

Mineral de Rosita Cu Secundario

Y un anlisis del Standard de flotacin acompaado de las mediciones de pH, potencial de oxido reduccin y temperatura nos muestran los siguientes resultados: STANDARD DE FLOTACION

Se puede observa que la pulpa cida del mineral con cobre secundario tiene un potencial de oxido reduccin positivo de 182 mV pues de acuerdo a las deducciones anteriores no va a flotar el Zn, pero en la medida en que se incrementa el pH va cambiando el ORP hasta un valor negativo, cercano al punto de mayor flotabilidad. Esto exige buscar la dosificacin ptima de los diferentes reactivos y mejorar las condiciones de operacin.

Para finalmente llegar a un ptimo en el que se encuentra la no necesidad del uso del CuSO4 como activador del ZnS por lo que a estas condiciones se corre una prueba metalrgica abierta para encontrar una respuesta rpida a la investigacin.

Esta alta recuperacin obliga a realizar una prueba metalrgica cerrada, simulando las condiciones de operacin de nuestra planta

El resultado es expectante para la empresa porque ao tras ao, los trabajos de Investigacin van llevndonos a resultados ms favorables. 4. COSTOS 4.1 COSTO OPERATIVO DE LA UNIDAD MINERA ISCAYCRUZ PER COST CENTRE PER TYPE EXPENSE MINE 12.33 LABOUR 4.46 PLANT 8.25 SUPPLIES 9.22 MAINTENANCE 2.15 SERVICES 8.14 INDIRECTS 4.49 ELECTRIC ENERGY 5.40 TOTAL 27.22 TOTAL 27.22 4.2 COSTO NORMAL DE PLANTA CONCENTRADORA

4.3 COSTO DE REACTIVOS FLOTACION DE MINERAL CON Cu SECUNDARIO

5. BENEFICIOS ECONOMICOS QUE SE PUEDEN ESPERAR

6. CONCLUSIONES El mtodo de investigacin planteado haciendo uso de la termodinmica acuosa:

1) Permite deducir rpidamente en que momento el compuesto metlico es flotable.

2) No requiere de gran cantidad de muestras a ensayar para la optimizacin. 3) Crea alternativas de uso o eliminacin de reactivos dependiendo del valor del

ORP de la pulpa en estudio 4) Constituye una alternativa de investigacin paralela a las existentes.