OPTIMIZACIÓN DEL CIRCUITO DE FLOTACIÓN EN MINERA CARRIZAL MINING
Uriel Romero Espinoza
COMPAÑÍA MINERA CARRIZAL MINING S.A de C.V
SUMMARY
Carrizal Mining S.A. de C.V Company has its operating base in the mining district of Zimapán Hgo. Mexico, where Carrizal and Monte mines are being exploited, and which mineral is being processed in the benefit plant at the facilities of San Francisco.
Carrizal Mining S.A. de C.V, is a Mexican mining company, established in 2009, for exploration, exploitation, processing and metallic mineral sales, obtaining main concentrated products like led, zinc and copper with silver contents. At the beginning of its operations, the benefit plant had the capacity of processing 2200 TDP of mineral. Currently it has been able to increase this capacity up to 2800 TPD.
In October 2015, metallurgic research began with the objective of improving the degrees as well as the recovery of the products. The results of the metallurgic investigation revealed an increase in the kinetic of the copper flotation as well as the possibility to eliminate some circuit stages.
This investigation was escalated to the benefit plant in October 2016, managing to substantially improve the concentrated led quality as well as the recovery of the copper concentrate.
The process and the results of this investigation are expressed in a summarized way in this document.
La Compañía Carrizal Mining S. A. de C. V. tiene su base de operaciones en el distrito minero de Zimapán Hgo. México, donde se explotan las minas Carrizal y Monte, cuyo mineral es procesado en la planta de beneficio de la localidad San Francisco.
Carrizal Mining SA de CV, es una empresa minera mexicana, fundada en el 2009, para la exploración, explotación, procesamiento y venta de minerales metálicos, obteniéndose como principales productos concentrados de plomo, zinc y cobre con contenidos de plata en los mismos. Al inicio de sus operaciones, la planta de beneficio tenía la capacidad de procesar 2200 TPD de mineral. A la fecha se ha podido aumentar esta capacidad a 2800 TPD.
En octubre del 2015 se dio inicio a la investigación metalúrgica con el fin de poder mejorar tanto los grados como la recuperación en los productos. Los resultados de la investigación metalúrgica develaron un incremento en la cinética de flotación del cobre así como la posibilidad de eliminar algunas etapas del circuito.
Esta investigación fue escalada a la planta de beneficio en octubre del 2016, logrando una mejora sustancial en el grado del concentrado de plomo, así como la recuperación en el concentrado de cobre.
El desarrollo y los resultados de esta investigación se encuentran plasmados de forma resumida en este documento.
Antecedentes
Debido a los resultados obtenidos en los últimos 7 años en donde se daban recuperaciones y grados de concentrados bajos, debido al alto contenido de impurezas, las cuales eran castigadas económicamente por lo cual el costo de operación se incrementaba, ocasionando mermas en el flujo del capital. Carrizal Mining por medio de la dirección general, decidió implementar un plan de optimización general del proceso, el cual incluía reestructuración del personal, modernización y automatización de equipos, logrando visualizar varias áreas de oportunidad, dando como resultado el desarrollo de la investigación metalúrgica para hacer de Carrizal Mining una empresa competitiva y económicamente redituable.
Anteriormente el proceso que se llevaba a cabo en Carrizal Mining consistía en el uso de reactivos no tan selectivos a las impurezas contenidas en las especies minerales beneficiadas, tal es el caso del xantato 343, así como prácticamente nulo control en la dosificación de reactivos y de pH, esto trajo como consecuencia sobre dosificaciones de CaOH en el circuito, logrando alcalinizar el agua de proceso.
El conjunto de estos factores, dio como resultado el desarrollo de la investigación metalúrgica que se describe en este documento.
Caracterización mineralógica
Se realizaron estudios de liberación por MEB, para determinar las especies minerales cristalinas, su asociación y grado de liberación en muestras representativas de concentrados de plomo, cobre y zinc, así como de cola final.
En el concentrado de plomo, las partículas de galena presentan un alto grado de liberación y la parte asociada presenta intercrecimientos con Arsenopirita, mientras la asociación que tiene la galena con calcopirita y esfalerita es despreciable por su porcentaje, esto lo observamos en la tabla 1a:
Tabla 1a Características texturales de las especies de las especies de plomo
En el concentrado de cobre se encontró únicamente: Calcopirita (CuFeS2), esta especie presenta un alto grado de liberación, las características texturales se muestran a continuación en la tabla 1b:
Tabla 1b Características texturales de la calcopirita
En el concentrado de zinc como especie única se encontró Esfalerita (ZnS). Esta muestra presenta muy escasa asociación con feldespatos, galena, pirita, pirrotita.
Las características texturales de la Esfalerita se presentan a continuación en la tabla 1c:
Tabla 1c Características texturales de la esfalerita
Es importante señalar que aproximadamente el 20% del total de las partículas de esfalerita presentan inclusiones de calcopirita (exsoluciones). Estas inclusiones poseen un tamaño de alrededor de 1 micrómetro y ocurren en las partículas de esfalerita de mayor tamaño. Estas inclusiones fueron detectadas por la microsonda por zonas dentro de las partículas más grandes de esfalerita y son difíciles de observar por su tamaño y tono de gris similar al de la esfalerita. Esto se puede observar en la fig.1.
Figura 1 Inclusiones de calcopirita en exsolución dentro de partículas de esfalerita
Cola Final
Se analizó la muestra de cola final compositada, en donde se encontraron las especies como se muestran en la tabla 2.
Tabla 2 Características texturales de las especies dentro de la cola final
Investigación metalúrgica.
Se obtuvo una muestra representativa de los compositos mensuales de Enero a Junio del 2016.
En base de los resultados obtenidos en la caracterización mineralógica se realizó la investigación metalúrgica que es presentada a continuación.
Condiciones operativas en planta de beneficio.
Se realizó un muestreo en la planta de flotación selectiva plomo-cobre-zinc de la mina Carrizal Mining, obteniéndose las eficiencias de los equipos con respecto a la cabeza de alimentación a los elementos beneficiados (figura 2).
Para el circuito de plomo-cobre se realizaron pruebas de flotación variando el pH, efecto del promotor S-7583, efecto del reactivo CQP-230 (modificador de pH) y variación de los depresores de zinc.
Para el circuito de zinc, se corrieron pruebas de cinética de flotación para seleccionar el pH en la flotación primaria y el efecto del xantato versus promotor P-3477.
Los resultados fueron confirmados mediante una prueba cíclica utilizando las mejores condiciones obtenidas en las pruebas de cinética y abiertas.
Tras realizar pruebas de cinética de flotación para la etapa de flotación primaria bulk a diferentes pHs (pH=7.7, pH=7.9, pH=8.2, pH=8.5), los resultados obtenidos nos muestran que a pH de 7.7 se logra la mejor recuperación de cobre y para el caso del plomo las mejores recuperaciones se alcanzan a pH de 7.7 y 8.5, como se puede observar enseguida (Graficas 1 y 2):
Grafica 1 Efecto de pH sobre la recuperación Grafica 2 Efecto de pH sobre la recuperación
de cobre de plomo
Se realizaron pruebas de cinética de flotación con diferentes relaciones y consumos de cianuro de sodio y sulfato de zinc para optimizar la depresión del zinc en la flotación bulk. La mejor depresión se obtiene utilizando 800 g/ton de sulfato de zinc y 30 g/t de cianuro de sodio, pero afecta de manera significativa las recuperaciones de cobre y plomo, por lo cual, se consideró de acuerdo a los resultados como mejor adición de depresor la cantidad de 1000 g/t de sulfato de zinc y 3 g/t de cianuro de sodio como se puede apreciar en las gráficas que se muestran en seguida:
Grafica 3 Efecto depresor de Zn en flotación Pb-Cu
Grafica 4 Efecto depresor de Zn en Grafica 5 Efecto depresor de Zn en
flotación Pb-Cu en recuperación de plomo flotación Pb-Cu en recuperación de cobre
Se corrieron pruebas de cinética de flotación para evaluar las recuperaciones en el concentrado primario bulk de plomo-cobre, en donde se puede observar una cinética lenta en el plomo usando el reactivo A-7310 en comparación con el promotor S-7583, además de tener una elevada contaminación por zinc dentro de este circuito como se puede observar en las gráficas 6, 7 y 8:
Grafica 6 Efecto del promotor sobre la Grafica 7 Efecto del promotor sobre la
cinética de flotación del plomo cinética de flotación del cobre
Grafica 8 Efecto del promotor sobre la
cinética de flotación del zinc
Se comprobaron los resultados mediante pruebas abiertas de flotación en el circuito de Pb-Cu, en seguida se muestran los resultados obtenidos (Graficas 9, 10 y 11):
Grafica 9 Efecto del promotor sobre la Grafica 10 Efecto del promotor sobre la
recuperación de valores de Ag recuperación de valores de Pb
Grafica 11 Efecto del promotor sobre la
recuperación de valores de Cu
Las pruebas de cinética de flotación realizadas para circuito de zinc, con la finalidad de sustituir el xantato X-343 por el promotor 3477 confirmaron que, el promotor A-3477 mejora de manera significativa la recuperación de zinc como se observa en la gráfica 12:
Grafica 12 Efecto del promotor P-3477 vs X-343
Los resultados fueron confirmados mediante una prueba cíclica utilizando las mejores condiciones obtenidas en las pruebas de cinética y abiertas, los resultados de esta prueba se muestran en la tabla 3.
Tabla 3 Resultados de prueba cíclica usando parámetros obtenidos en pruebas de cinética y abiertas.
Una vez demostrados los resultados de laboratorio se procedió a dar capacitación al personal, en cuanto al nuevo cuadro de reactivos, su función, dosificación, diagrama de flujo propuesto, puntos de control, operación de bombas dosificadoras, función de controladores automáticos de pH.
Se capacito a personal para poder modificar el setpoint en los controladores automáticos de pH, ya que se tienen leyes de cabeza de alimentación a flotación variables, por lo cual los operadores deben de estar al tanto de estas variaciones y ajustar el rango a trabajar de pH para obtener los mejores resultados.
Para preparar el escalamiento de estas pruebas a nivel planta, se instalaron bombas dosificadoras de precisión, así como la incorporación de potenciómetros controladores automáticos para evitar variaciones abruptas en el control del pH en los diferentes puntos del proceso. Se eliminó el reactivo X-343 siendo sustituido por el promotor S-7583 de CYTEC buscando con ello una flotación más selectiva en el circuito bulk plomo-cobre, adicional a este reactivo se incorporaron los reactivos OR-400 como neutralizador de sales solubles y CQP-230 como modificador de pH, ambos productos de orión, ayudando así disminuir la contaminación por arsénico, cadmio y hierro en los productos finales y acelerar la cinética de flotación del cobre.
En el circuito zinc el colector X-343 fue sustituido por el promotor AERO-3477, siendo este más selectivo además de regular el pH de acondicionamiento de 10.5 en que se venía manejando a 9.2, dando como resultado el ahorro en el consumo de CaOH así como la desalcalinización del agua de proceso, esto sin afectar la operación y la recuperación del metal de interés.
Se pudo modificar la configuración del circuito que se venía empleando con anterioridad, dejando fuera de operación la celda de flotación agotativo II del circuito bulk Pb-Cu y una etapa de limpia en el circuito Zinc, reflejándose en ahorro en consumo de energía y flujo de aire soplado.
Resultados metalúrgicos en planta de beneficio.
La puesta en marcha de la prueba metalúrgica a nivel industrial fue llevada a cabo en el mes de octubre del 2016 logrando reducir la contaminación por cobre en el concentrado de zinc en 0.45%, esto fue logrado mediante la combinación de reactivos S-7583, CQP-230 y OR-400.
Las recuperaciones de los metales de interés tuvieron un sustancial incremento, viéndose reflejado en un mayor flujo de capital, los incrementos fueron de 5% en plomo, 12.8% en cobre, 3.9% en zinc y 2.5% en plata (en comparación con el promedio del año anterior a la prueba metalúrgica).
A continuación, se muestra un comparativo de los balances acumulados (Tablas 4 y 5) en los productos finales, comparando el promedio del año 2015 contra los meses a partir de la implementación de nuevo esquema optimizado.
Tabla 4 Balance global de productos en el año 2015 Tabla 5 Balance global de productos después de
Implementar la optimización en el circuito de flotación
Conclusiones
Estos cambios realizados en planta de beneficio, lograron mejorar los grados de pureza en los concentrados así como las recuperaciones.
Para llevar un buen control en la flotación, es muy importante mantener los pHs en los rangos establecidos. Tanto en las descargas del molino (con el fin de deprimir pirrotitas) como en cada uno de los circuitos de flotación.
El uso de promotores selectivos de Cytec como el P-7583 y el A-3477, así como los productos de Orión OR-400 y CQP-230, consiguieron que hubiera un aumento considerable en las leyes de los concentrados y en las recuperaciones, tanto para el Plomo-Plata, Zinc, y más evidente en el caso del Cobre.
El uso del reactivo CQP-230 mejora de manera notable la cinética de flotación de los minerales de Cobre y Zinc.
La presencia de Fe principalmente la Pirrotita monoclínica afecta la flotabilidad y selectividad en el cobre, disminuyendo la recuperación así como su grado de pureza afectando a los demás productos.
Con la implementación de los cambios propuestos por los estudios metalúrgicos realizados, han hecho más rentable el beneficio económico para la empresa esto a consecuencia de un mayor flujo de capital, producto de los resultados logrados.