PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAÍSO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA PROYECTO PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO CIVIL EN METALURGIA EXTRACTIVA OPTIMIZACIÓN Y MEJORA EN LA ETAPA DE CHANCADO/AGLOMERADO/LIXVIACIÓN EN MINERA ANITA LTDA. Miguel Rodríguez Ramírez Profesor Guía: Alvaro Aracena Caipa 2015 “En memoria de Luis y Gloria que desde arriba han guiado mis pasos y los de mi familia” AGRADECIMIENTOS Al equipo de ingeniería de Minera Anita Ltda. Francisco Haussmann, Jorge Ulloa, Andrés Encina. A mi compañero y amigo Sebastián Badilla, por ofrecerme la oportunidad de unirme al equipo de trabajo y poder desarrollar este proyecto en conjunto con los demás. A las personas que trabajan día a día en Minera Anita, con quienes viví el último año, los que me enseñaron del proceso y cooperaron con el desarrollo del proyecto. A mi profesor tutor el sr. Alvaro Aracena, quién me guio durante el desarrollo del trabajo para tomar las mejores decisiones durante el tiempo que duro este trabajo. A todos y cada uno de ellos, mis más sinceros agradecimientos, ya que sin ellos, este proyecto no se podría haber llevado a cabo. DEDICATORIA Lo primero que se me viene a la mente en este minuto, son aquellos que se han ido y no tuve la oportunidad de festejar esta etapa con el afecto y cariño que les quisiera dar. Es por ello que las primeras palabras de esta dedicatoria van a la memoria de Luis Ramírez y Gloria Villagra, que en paz descansen pero sé y confió que desde donde estén, están guiándonos con el cariño y alegría que ellos nos daban. En segundo lugar agradecer infinitamente a mis padres Mónica y Miguel Ángel, quienes me han brindado su apoyo incondicional, su amor y afecto a lo largo de los años, me han acompañado y animado cuando las cosas se veían mal y celebrado en el éxito. No menos importante, agradecer a la familia que con su singular alegría y humor han sabido mantener unido este gran grupo que formamos. A mis tíos con quienes hemos compartido bastante y pasado buenos momentos. A mi hermana y segunda madre Priscilla, quien me ayudó en la elección de esta gran carrera, a esa amiga incondicional, un enorme abrazo, para ella y su familia, su marido Rodrigo y sus hijos Raphaella y Nicolás. A mis abuelos quienes desde pequeño me han brindado su cariño que de alguna forma también contribuyeron en mi desarrollo personal. Este largo camino tampoco habría sido posible de no ser por los amigos, un gran y fuerte abrazo para mis amigos de la universidad que sin ellos todo habría sido distinto: Cristián, Rodrigo, Daniel, Jesús, Juan, Felipe y en especial Sebastián quien jugó un papel importante al brindarme una oportunidad valiosa para desarrollarme profesionalmente, muchas gracias. A mi pareja Fernanda quien en los últimos años se ha convertido en una persona muy valiosa, quien sacrifico parte de su tiempo libre en ayudarme, acompañarme y brindarme su amor. Gracias por acompañarme en esas largas noches. A los profesores y toda participante o perteneciente a la Escuela de Ingeniería Química PUCV, quienes me brindaron sus conocimientos y valores en especial a mi profesor tutor Alvaro Aracena, quien ha estado a mi lado apoyando y animando en todo momento, incluso cuando la memoria se nos puso cuesta arriba. Gracias por soportar mis desapariciones prolongadas y por brindarme los conocimientos para ser un mejor profesional. Para todos y cada uno de los nombrados, incluso si por el apuro de escribir estas palabras omití, de todo corazón. ¡GRACIAS!. RESUMEN En este proyecto de memoria se plantea una propuesta para obtener mejoras operacionales en las dependencias de Minera Anita, la cual desea optimizar el proceso de obtención de sulfato de cobre pentahidratado. Para esto se ha estudiado la forma de realizar dicha optimización implementado mejoras al sistema actual de chancado y aglomerado, quienes presentan serias incidencias respecto a la normalidad de dicho proceso. En el caso de la planta de chancado se observó que el tamaño de partícula con el que finalizaba sus operaciones estaba en el rango de malla -1”+1/2”, este fenómeno tuvo un reflejo e impacto en la baja capacidad de recuperación que presentaban las pilas de lixiviación. Otro factor que afecta directamente en la recuperación actual es en la etapa de pre tratamiento realizada por el tambor aglomerador, equipo que actualmente opera en condiciones bastante alejadas de las óptimas, provocando una pobre reacción entre el ácido sulfúrico regado y el cobre en el mineral, además se logró observar que además las partículas finas no estaba adhiriéndose al mineral provocando diversos problemas en la etapa de lixiviación, entre los más destacables la formación de pozas producto del mal fluido de la solución lixiviante. Es por ello, que el presente trabajo realizó el análisis de variables como tamaño de partícula y calidad del glómero y junto a la cinética de lixiviación, para así poder encontrar una forma una mejora al proceso mediante el desarrollo de pruebas de lixiviación en columnas, las cuales permitían simular el proceso. Los resultados de las pruebas arrojaron resultados bastante favorables para la empresa, se logró optimizar en casi un 30% la recuperación de cobre en lixiviación mejorando el tamaño de partícula y la calidad del glómero con el que se trabajaba. Pero para realizar dicha optimización se necesita la implementación de dos equipos nuevos. Un chancador que realice las funciones de chancado terciario y un tambor aglomerador para reemplazar el antiguo. También se realizó un estudio económico basado en las condiciones operacionales actuales y como esta optimización permitiría recuperar la inversión en un periodo de al menos 3 meses. NOMENCLATURA mm : milímetros cm : Centímetros m : Metros km : Kilómetros kg : Kilogramos tph : Toneladas por Hora min : Minutos s : Segundos h : Hora Pie, ‘ : Pies Pulg, “ : Pulgadas P : Tamaño del 80% acumulado pasante en el producto 80 Rpm : Revoluciones por minuto Ton : Tonelada # : Malla gpl : Gramos por litro g : Gramos L : Litro mL ; Mililitro ( )² : Unidad al cuadrado ( )³ : Unidad al cubo PLS : Pregnant Leach Solution (Solución Cargada) ILS : Intermediate Leach Solution (Solución Intermedia) Ref : Refino Lix : Lixiviación Chancado : Etapa de reducción de tamaño Chancador : Triturador INDICE GENERAL INDICE DE TABLAS ..................................................................................................................... 4 INDICE DE FIGURAS ................................................................................................................... 5 CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN................................................................................................... 7 1.2 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................................. 8 1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ....................................................................................................... 8 CAPITULO II: ANTECEDENTES GENERALES DE LA EMPRESA ........................................ 9 2.1 BLUMOS S.A. ..................................................................................................................... 9 2.2 MINERA ANITA LTDA. .................................................................................................. 10 2.2.1 Planta de chancado .......................................................................................................... 11 2.2.2 Planta de lixiviación .......................................................................................................... 15 2.2.3 Planta extracción por solventes y cristalización ............................................................... 18 CAPITULO III: MARCO TEÓRICO ........................................................................................... 20 3.1 PROCESO HIDROMETALURGICO ..................................................................................... 20 3.2 CONMINUCIÓN .............................................................................................................. 20 3.2.1 Fractura de partícula ........................................................................................................ 20 3.3 PRE-TRATAMIENTO DE MINERALES ........................................................................ 24 3.3.1 Tamaño de mineral y liberación ........................................................................................... 24 3.3.2 Aglomerado y curado ........................................................................................................ 25 3.3.3 Variables del proceso de aglomeración ............................................................................ 28 3.4 LIXIVIACIÓN .................................................................................................................. 29 3.4.1 Mecanismos de lixiviación ................................................................................................. 30 3.4.2 Velocidad de lixiviación por difusión. ............................................................................... 31 3.4.3. Velocidad de lixiviación por reacción química ................................................................. 32 CAPITULO IV: TRABAJO EXPERIMENTAL .......................................................................... 34 4.1 ESTUDIO DE VARIABLES SOBRE IMPACTO EN LIXIVIACIÓN ............................. 34 4.2 PRUEBAS DE LIXIVIACIÓN COLUMNAR ...................................................................... 34 4.2.1 Condiciones de pruebas de lixiviación .............................................................................. 35 4.2.2 Preparación de mineral ..................................................................................................... 36 4.2.3 Aglomeración del mineral ................................................................................................. 38 4.3 PREPARACIÓN DE LAS COLUMNAS .......................................................................... 39 4.3.1 Diseño de las columnas para lixiviación ........................................................................... 39 4.3.2 Montaje de las columnas ................................................................................................... 41 4.3.3 Preparación de soluciones ................................................................................................... 42 4.3.4 Muestreo y caracterización de PLS ................................................................................... 43 4.4 VARIABLES PARA DISEÑO DE TAMBOR AGLOMERADOR ....................................................... 44 1 CAPITULO V: RESULTADOS Y DISCUSIONES. ................................................................... 47 5.1 TAMAÑO DE PARTÍCULA ............................................................................................ 47 5.2 RESULTADOS PRUEBAS COLUMNARES .................................................................. 48 5.3 AGLOMERADO ............................................................................................................... 51 5.3.1 Resultados pruebas columnares ........................................................................................ 51 5.4 ELECCIÓN DE EQUIPOS ................................................................................................ 53 5.4.1 Chancador de rodillo. ........................................................................................................ 53 5.4.2 Chancador de mandíbula. ................................................................................................. 54 5.4.3 Chancador de cono ............................................................................................................ 56 5.5 CHANCADO TERCIARIO ............................................................................................... 58 5.6 TAMBOR AGLOMERADOR .......................................................................................... 59 5.7 MEJORAS PRODUCTIVAS DE CUSO4·H2O .................................................................. 62 5.8 TRATAMIENTO DE RIPIOS ........................................................................................... 63 CAPITULO VI: EVALUACION ECONOMICA ......................................................................... 65 6.1 EQUIPO CHANCADOR TERCIARIO ............................................................................ 65 6.2 CORREAS TRANSPORTADORAS: ............................................................................... 66 6.2.1 Opción manufactura propia .............................................................................................. 66 6.2.2 Opción de compra .............................................................................................................. 67 6.3 TAMBOR AGLOMERADOR .......................................................................................... 67 6.3.1 Manufactura propia ........................................................................................................... 67 6.3.2 Compra externa ................................................................................................................. 69 6.4 CONTINGENCIAS PARA CONTINUIDAD DEL PROCESO ....................................... 70 6.5 COSTO TOTAL INVERSIÓN .......................................................................................... 71 6.5.1 Caso 1 ................................................................................................................................ 71 6.5.2 Caso 2 ................................................................................................................................ 72 6.8 FLUJO DE CAJA. ............................................................................................................. 72 CAPITULO VI: CONCLUSIONES .............................................................................................. 74 CAPITULO VII: RECOMENDACIONES ................................................................................... 75 CAPITULO VIII: BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................. 76 ANEXOS ....................................................................................................................................... 77 ANEXO A: COTIZACIONES. ............................................................................................................. 77 A.1 Tambor Aglomerador ........................................................................................................ 78 A.2 Chancador de Cono PYD 900 ........................................................................................... 79 A.3 Correas transportadoras ................................................................................................... 80 B. IMAGEN PLANTA CHANCADO .............................................................................................. 81 C IMAGEN TOPOGRÁFICA DE CHANCADO ................................................................................ 82 D. MEDIDAS DE CORREAS Y HARNERO PARA PROYECTO TERCIARIO ....................................... 83 E. MONTAJE DE CHANCADOR TERCIARIO ............................................................................... 84 2 F. PROTOCOLO DE TRABAJO EN COLUMNAS ............................................................................ 85 G. PLANILLA DE RELLENO DE DATOS PARA PRUEBAS DE LIXIVIACIÓN ..................................... 87 H. PROTOCOLO DE VALORACIÓN DE ACIDO ............................................................................. 88 I. PROTOCOLO DE VALORACIÓN DE COBRE ............................................................................. 90 J. HOJA DE CÁLCULO PARA CONTROL DE CINÉTICAS DE LIXIVIACIÓN PARA PRUEBAS 1 A 4 .... 93 K. HOJA DE CÁLCULO PARA DISEÑO DE AGLOMERADOR .......................................................... 94 L. COSTOS E INGRESOS MENSUALES ........................................................................................ 96 M. EVALUACIÓN ECONÓMICA .................................................................................................. 97 3