INCREMENTO DE LA RECUPERACION DE

COBRE Y MOLIBDENO EN LA

CONCENTRADORA DE TOQUEPALA

Ing. Carlos León Aguilar

Southern Peru Copper Corporation

Supervisor de Concentradora – Metalurgista

Asiento Minero Toquepala – Tacna

cleon2@southernperu.com.pe

Fono: 054 766111 2612 – Fax: 054 766009

INCREMENTO DE LA RECUPERACION DE COBRE Y MOLIBDENO EN LA

CONCENTRADORA DE TOQUEPALA

RESUMEN.-

La concentradora de Toquepala y su personal están constantemente avocados a la

optimización de sus parámetros de producción y operación con la finalidad de

mantener a Southern Peru Copper Corporation como una empresa competitiva y

como respuesta también a la necesidad de implementar modificaciones que nos

permitan mejorar nuestros estándares de recuperación de Cobre y Molibdeno así

como optimizar la calidad de nuestros concentrados de los mismos metales.

Esta tarea nos llama a buscar alternativas de proceso prácticas que sean factibles

de ser desarrolladas en planta en términos económicos convenientes y rentables.

Desde este punto de vista en el año 2,001 se desarrollaron en planta modificaciones

e implementaciones de nuevos equipos con la finalidad de incrementar / optimizar la

recuperación de las especies metálicas valiosas de la Concentradora Toquepala:

Cobre y Molibdeno.

Las modificaciones realizadas estuvieron orientadas básicamente al incremento del

tiempo de residencia en los diferentes circuitos de flotación de la planta como son

Flotación Primaria o Rougher, Flotación de Limpieza o Cleaner y la Flotación

Agotativa o Scavenger.

Como resultado del incremento del tiempo de residencia en los circuitos de flotación

mencionados, se obtuvieron considerables beneficios operativos que se muestran

en este trabajo.

DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA.-

(Ver Diagrama Nº 1) La Concentradora de Toquepala procesa entre 45,000 a

48,000 TM por día de mineral pórfido de Cobre procedente de la mina a tajo abierto

distante 7 Km de la Concentradora, luego de ser procesado este mineral en las

plantas de chancado primario, secundario y terciario el producto con un tamaño

promedio de + 20 -25% +malla ½ es almacenado en una tolva de finos con una

capacidad de aproximadamente 25000 TM desde donde es alimentado al circuito de

molienda.

La operación de molienda se efectúa en 8 molinos de barras Marcy de 10’ de

diámetro x 14’ longitud (800 HP; 110 AMP) y 24 molinos de bolas Allis-Chalmers de

10 ½’ diámetro x 13’ longitud (800 HP; 110 A), esta etapa se divide en 4 secciones.

Cada sección trabaja con 2 molinos de barras y cada molino de barras trabaja

en circuito cerrado con 3 molinos de bolas, la clasificación se lleva a cabo en

ciclones inclinados a 30º Krebs D 26; carga circulante: 250%.

Mientras que el underflow o gruesos de la clasificación en molienda son

retornados a sus respectivos molinos para completar su liberación, el overflow

(rebose) de los clasificadores, con un % sólidos de 33% a 36% y granulometría de

16 - 20% sobre la malla 65, es flotado en 4 secciones correspondientes cada una a

su respectiva sección en molinos.

Las leyes promedio de alimentación a flotación son : De 0,60 a 1,00% cobre,

0,015 a 0,100% molibdeno y 2,5 a 4 % en Fierro.

Cada sección de flotación consta de 1 celda OK-100 / Outokumpu de 100m3 de

capacidad (180 HP) y un banco de 06 celdas Wemco de 1500 pies3 de capacidad

(125 HP; 147 A) cada celda.

El concentrado Rougher es conducido hacia 7 molinos de bolas Marcy, el

producto remolido es clasificado en una batería de 5 ciclones por molino, retornando

el underflow (material grueso) a completar su remolienda y el overflow (material

fino) es enviado a un tanque centralizado para ser alimentado a las celdas columna,

flotación de limpieza (Cleaner) con una granulometría de 100% (20 a 25 % sobre la

malla 400) y % sólidos de 15 % a 22 %.

El producto fino de la remolienda se bombea a un distribuidor de carga, que

alimenta a 8 celdas columna de 8’ de diámetro x 40’ de altura.

El concentrado de cobre-molibdeno obtenido en las columnas, también llamado

Bulk, se dirige a un espesador de 140’ de diámetro para su posterior separación en

la Planta de Molibdenita, con las siguientes leyes promedio : 27 - 28 % de Cobre,

0,5 %- 2 % de Molibdeno, 27 % - 30 % de fierro, y 6 % - 8% de insolubles.

A fin de incrementar la recuperación del cobre y molibdeno, las colas de la

flotación columnar que poseen leyes de 1% a 4% de ambos elementos, son

enviadas a los espesadores Middlings 1 y 2 (de 100 pies de diámetro cada uno)

para mejorar los sólidos quitándole parte del agua, la pulpa es enviada para

alimentar al circuito Scavenger que consta de 3 celdas OK-50 y el Cleaner

Recleaner constituido por 48 celdas agitair.

El concentrado de las celdas OK-50 es espesado en el Middling 4 y remolido en

la sección 4B de remolienda antes de ser alimentado al circuito Cleaner y Recleaner

que está dividido en cuatro etapas en contracorriente. El concentrado Recleaner,

con 15% - 20% cobre, se junta con el concentrado de celdas columna formando el

concentrado final de planta de Cobre. El relave de las celdas OK-50 que

anteriormente era recirculado hacia la flotación Rougher es ahora descartado hacia

el relave general.

DIAGRAMA 1

DIAGRAMA DE FLUJO CONCENTRADORA TOQUEPALA

LEYENDA

FLOTACION PRIMARIA (14) COLA : CONCENTRADO DE COBRE FINAL

PLANTA DEMOLIBDENITA

ESPESADOR 100' (2)

FILTROS (4)

SECADORES (3)

4ta LIMPIEZA (6)

2da LIMPIEZA (12)

1ra LIMPIEZA (12)

3ra LIMPIEZA (8)

Concentrado Final deMoly (Bolsas)

Concentrado de CobreFinal a Ilo

CELDAS WEMCO (24)

MOLINOSREMOLIENDA (8)

CELDAS COLUMNA (8)

CONCENTRADO BULK (Cu, Moly)ESPESADOR 140' (1)

MINERAL DELA MINA

PRIMARIA

PILA DE INTERMEDIOS

TERCIARIAS (4)

SECUNDARIAS (2)CHANCADORAS

TOLVA DE FINOSMOLINOS DEBARRAS (8)

MOLINOS DEBOLAS (24)

OK-100CELDAS OK-100 (04) FLOTACION PRIMARIA

FLOTACION DE LIMPIEZA YREELIMPIEZA 48 CELDAS AGITAIR

5ta LIMPIEZA(2)

6taLIMPIEZA

(1)

TANQUES DELIXIVIACION

FILTRO (1)

SECADOR (1)

A QUEBRADAHONDA

BOMBAS DE AGUARECUPERADA (5)

A MOLINOS

PARRILLAS

ZARANDAS

ZARANDAS

3 NIDOS DE 5 CICLONESHIDROCICLONES KREBS (20)

ESPESADORESINTERMEDIOS 100' (02)

TANQUEACONDICIONADOR

HIDROCICLONES KREBS (21)

Carro distribuidor

OK-50

MINERAL DE LA MINACONCENTRADO BULKCONCENTRADO DE COBRECONCENTRADO DE MOLYCOLA FINALAGUA

27% Cu1.4% Mo

7maLIMPIEZA

(1)

CHANCADORAS

CHANCADORA

ESPESADORESCONVENCIONALES 325'

(3)ESPESADORHI-RATE (1)

CICLONES FONDO PLANO(03)

FLOTACION DE AGOTAMIENTO03 CELDAS OK -50

REMOLIENDA CONC. OK 5O.

DESCARTE DE LA COLA OK 50 HACIA EL RELAVE

MODIFICACION DEL NIVEL DE ALIM. A CELDAS COLUMNA (8)

DUCHA DE AGUA

DESCRIPCIÓN DE LAS MODIFICACIONES REALIZADAS EN EL PROCESO.

1. Instalación de las celdas gigantes de 130 m3 en la flotación primaria.

(Ver Diagrama Nº 2) A partir de evaluaciones metalúrgicas a nivel de

laboratorio se había determinado la necesidad de incrementar el tiempo de

residencia de la pulpa en las celdas de flotación del circuito primario. Después

de realizar las estimaciones correspondientes de costo beneficio se determinó la

necesidad de ampliar la capacidad del circuito mediante la implementación de

una celda de gran volumen, en cada una de las cuatro secciones de flotación

primaria, para que de esta manera se obtenga un incremento sustancial en el

tiempo de residencia.

Para el análisis de las alternativas disponibles en celdas de gran volumen se

tuvo en cuenta las variables de recuperación de especies valiosas (Cobre y

Molibdeno) así como el ratio de concentración. Una vez definido el equipo se

determinó que el volumen de la celda a adicionarse en el circuito sería de 130

metros cúbicos de capacidad. Esta celda adicional haría que el volumen del

circuito se incremente de 355 m3 a 485 m3. En cuanto al tiempo de residencia de

la pulpa, este se incrementó desde 13.8 minutos hasta 19.4 min. valor promedio

a la fecha. En el Diagrama 2 podemos observar la disposición de las celdas

antes y después de la instalación de los equipos.

DIAGRAMA 2

FLOTACIÓN PRIMARIA INICIAL

FLOTACIÓN PRIMARIA ACTUAL

V = 485m3 V = 485m3 V = 485m3

100130 100130 100

V = 485m3

130 100130

V = 355m3

100

V = 355m3

100

V = 355m3

100

100

V = 355m3

100

2. Instalación de celdas columna en el circuito de Limpieza

(Ver Diagrama Nº 3) En el circuito de limpieza fueron adicionadas 3 celdas

columna de 8 pies de diámetro por 40 pies de altura (tamaño exactamente igual

al de las 8 columnas existentes). Con esta modificación la capacidad volumétrica

del circuito se incrementó de 455.5 m3 a 626.3 m3. En cuanto a tiempo de

residencia este varió de 31 minutos a 33.8 min. Esta implementación fue

realizada con la finalidad de dar la capacidad suficiente al circuito para poder

procesar la pulpa de concentrado primario adicional, proveniente de la celda

gigante instalada en cada una de las cuatro secciones de la planta. Esto

permitiría mantener y/o mejorar la recuperación de Cobre y Molibdeno en el

circuito con el consiguiente beneficio de mantener el circuito agotativo aliviado

de carga. Este cambio fue desarrollado en planta acompañado de la instalación

de dos distribuidores de pulpa hacia las celdas columna de flotación. Estos

equipos (los distribuidores) actualmente garantizan una distribución

completamente igual de pulpa hacia las celdas en operación lo cual es una

condición favorable de la cual no disponíamos anteriormente y que contribuye

fuertemente a la eficiencia del circuito.

DIAGRAMA 3

FLOTACIÓN LIMPIEZA INICIAL

FLOTACIÓN LIMPIEZA ACTUAL

V Total= 455.5 m3

V Total= 626.3 m3

ANÁLISIS METALÚRGICO DE LOS CIRCUITOS DE FLOTACIÓN.

INCREMENTO DE LA RECUPERACIÓN DE Cu y Mo.

A raíz de las modificaciones realizadas mediante la implementación de los equipos

mencionados, los resultados operativos de la planta se optimizaron en función de

diferentes condiciones proporcionadas por los cambios efectuados.

En el circuito de Flotación Primaria o Rougher el tiempo de residencia permitió

mejorar la recuperación de cobre y molibdeno. Esta mayor recuperación de valiosos

significó también incrementar el flujo de concentrado primario hacia el circuito de

limpieza. A su vez, como en todo circuito de flotación, también se tuvo la

consecuencia lógica y directa de obtener una mayor recuperación: esto es obtener

un grado de concentrado más bajo (12 – 14% Cu en el circuito estándar a 10 – 12%

con el nuevo arreglo). Este descenso en el grado del concentrado primario fue

recuperado en base al incremento del tiempo de residencia en las celdas columna

del circuito de limpieza; es decir que la capacidad de las celdas columna no

solamente iba a estar en capacidad de tratar un mayor flujo de tonelaje sino también

mantener el grado de concentrado final en el rango de 27 a 28% en Cobre. De igual

forma el otro metal valioso de la planta, el Molibdeno, mejoró su recuperación en

base al mismo beneficio del mayor tiempo de residencia de la pulpa en las celdas

de flotación.

Otro de los factores importantes en la optimización de la recuperación de Cobre y

Molibdeno fue el que los equipos de flotación integrados son de “última generación”

y traen con su diseño formas nuevas de colección de espumas. En lo que respecta

a las celdas gigantes de la flotación primaria además del rebose circular

convencional, el equipo tiene canaletas radiales las que contribuyen a la

recuperación al hacer que burbujas en la zona central de la celda no tengan la

necesidad de transportarse hasta el borde para ser recuperadas, sino que son

colectadas en la misma zona en la que aparecen en la superficie. De manera similar

en las celdas columna se dispone de dos puntos de colección adicionales al rebose

convencional, ellos son una canaleta circular en la zona intermedia entre el centro y

el rebose externo y el otro punto es un anillo en el centro de la celda. Comparando

la longitud de rebose de la celda podemos mencionar que las celdas columna

modernas disponen de un 48% más que las celdas columna convencionales.

RESULTADOS METALÚRGICOS DE LAS MODIFICACIONES EN PLANTA.

A raíz de los cambios realizados en la planta y con el objetivo de determinar el

beneficio de la operación con los nuevos equipos se realizaron una serie de

muestreos metalúrgicos. Los muestreos se realizaron en paralelo en dos secciones

de la flotación primaria de la planta, en una de ellas utilizando la totalidad de las

celdas y en la otra sección se “bypasseó” la nueva celda de 130 m3 para cuantificar

por diferencia el beneficio proporcionado por el nuevo equipo. Los resultados de los

muestreos indicaron que una diferencia de 2.8% en la recuperación de Cobre y

5.1% en la recuperación de Molibdeno. Para evaluar solamente el impacto de la

celda adicional en este incremento de recuperación se tuvo en cuenta que en la

sección con la nueva celda operando se tuvo una cabeza de cobre mayor y un a

granulometría más fina, factores que siempre metalúrgicamente condicionan una

mayor recuperación. De otro lado se analizó la mineralización de la pulpa

recepcionada en cada una de las secciones, en este punto la sección que alcanzó

mayor recuperación había recepcionado una mayor cantidad de mineral secundario,

situación que normalmente en nuestra operación dificulta la recuperación. Después

de analizar y cuantificar cada uno de estos parámetros se llegó a determinar que el

incremento de recuperación solamente por efecto de la celda de 130 m3 fue de

1.7% en Cobre y 3.5% en Molibdeno (Ver Cuadro 1).

CUADRO 1

CONCLUSIONES

1.- El incremento del tiempo de residencia de la pulpa en los circuitos de flotación

primaria y de limpieza permitió incrementar de manera considerable y sostenida

el porcentaje de recuperación de Cobre y Molibdeno en la Concentradora

Toquepala (1.7% en Cu y 3.5% en Mo).

2.- Disponer e implementar en planta tecnología de punta en equipos así como

mantener el esfuerzo en la obtención de mejores resultados operativos son un

camino eficaz para alcanzar altos estándares de recuperación de metales

valiosos.

3.- Mantener un constante análisis de los diferentes circuitos de la planta en la

medida que se producen modificaciones en las condiciones operativas, permite

llegar a toma de decisiones acertadas y precisas que repercuten en un alto

grado de optimización de una Planta Concentradora.

BIBLIOGRAFÍA

1. Estadísticas y resultados metalúrgicos de Operación en Concentradora

Toquepala. SPCC. Superintendencia de Control de Procesos y Metalurgia.

2. Manual de Operaciones Concentradora Toquepala. SPCC. Ing. Eduardo Núñez

Zegarra.

3. Evaluación de celdas 130 m3 Circuito Rougher. SPCC. Ing Freddy Agostinelli

Montoya.