Planta ECSA

0

1

Contenido 1. Resumen ejecutivo ................................................................................................................................................. 2

2. Datos generales del proyecto .......................................................................................................................3

3. Definición del producto ...................................................................................................................................... 4

3.1. El producto ............................................................................................................................................................ 4

3.2. Materias primas e insumos .......................................................................................................................5

3.2.1. Materia prima............................................................................................................................................5

3.2.2. Insumos ....................................................................................................................................................... 6

4. Análisis del mercado (Oferta y demanda) ......................................................................................... 7

4.1. Análisis de mercado ....................................................................................................................................... 7

4.2. Análisis de oferta .............................................................................................................................................. 7

4.3. Análisis de demanda .................................................................................................................................... 9

5. Capacidad y localización de la planta ................................................................................................ 10

5.1. Capacidad .......................................................................................................................................................... 10

5.2. Localización....................................................................................................................................................... 10

5.2.1. Macro localización ............................................................................................................................. 10

5.2.2. Micro localización ................................................................................................................................ 11

6. El proceso .................................................................................................................................................................... 12

6.1. Análisis de alternativas tecnológicas ............................................................................................... 12

6.2. Caracterización de la materia prima ............................................................................................... 13

6.2.1. Caracterización física ...................................................................................................................... 13

6.2.2. Caracterización química del mineral .................................................................................... 13

6.2.3. Análisis mineralógico ........................................................................................................................ 14

6.2.4. Análisis granulométrico .................................................................................................................. 15

6.3. Descripción detallada del proceso ................................................................................................... 16

6.4. Diagrama del proceso (BFD) ................................................................................................................ 22

7. ANEXOS ......................................................................................................................................................................... 35

ANEXO II .................................................................................................................................................................................. 40

ANEXO III .................................................................................................................................................................................. 41

2

1. Resumen ejecutivo

El presente proyecto se enfoca en el diseño de una planta para la obtención de

concentrados de cobre a partir del mineral del conocido proyecto mirador,

mediante la aplicación de procesos hidro-metalúrgicos, como proceso de

flotación el mismo que requiere de ciertos insumos como Aerofloat, cal, aceite

de pino, KAX.

La localización de la planta será en la Provincia Zamora Chinchipe, en la

parroquia Tundayme del cantón El Pangui junto a la mina de explotación a cielo

abierto, se eligió este lugar basándose en los resultados del método cualitativo

el mismo que compara la disponibilidad de materia prima, facilidad de transporte,

servicios industriales, insumos de dos o más lugares, siendo este lugar el más

adecuado.

La propuesta requerirá de agua y energía eléctrica como servicios auxiliares,

mientras que el estudio de las respectivas alternativas tecnológicas se basó en

la propuesta dada por la empresa ECSA para el tratamiento del mismo mineral.

Inicialmente se realizó la caracterización física y química del mineral, obteniendo

una densidad real y aparente de 2,13 y 1,61 g/cm3 respectivamente, un

contenido de cobre de 0,77 % en el mineral y un d80 de 100 um.

El proceso seleccionado para el tratamiento del mineral consta de las siguientes

operaciones unitarias: trituración primaria y secundaria, molienda, clasificación y

dos flotaciones colectivas, las mismas que se distinguen por el origen del agua

que se emplea en las mismas, de cada una de las flotaciones se obtendrá los

concentrados y los relaves.

Para disminuir el consumo de agua se ha propuesto que el agua saliente de la

primera flotación colectiva sea re utilizada en el segundo proceso de flotación

colectiva, permitiendo de esta manera que el proceso sea óptimo y amigable con

el ambiente.

Los resultados obtenidos del análisis de absorción atómica nos proporcionaron

las siguientes recuperaciones en la flotación colectiva 1 el cobre recuperado en

el concentrado es de 71,49 %, el cobre en el relave es de 28,51 %, mientras que

en la flotación colectiva 2 el cobre recuperado en el concentrado es de 66,81 %

y el cobre relave es de 33,19 %. Comparando con el producto de cabeza 0,77

3

la alimentación recalculada de la flotación colectiva 1 es de 0,73 mientras que en

la flotación colectiva 2 es de 0,69.

2. Datos generales del proyecto

Los yacimientos de cobre alrededor del planeta son grandes depósitos de

mineral que tienen calcopirita que se halla incrustado en la roca que fluctúa entre

el 0,6% y 1% de cobre que equivale de 6-10 Kg/Tm.

El Proyecto Minero de Gran Escala a Cielo Abierto “Mirador”, operará en la

Cordillera del Cóndor en la Provincia de Zamora Chinchipe, un área con alta

biodiversidad única y cuencas hidrológicas. Éste comprende 6 concesiones

mineras con una superficie de 9928 ha.

El contrato para el proyecto extractivista fue firmado el 5 de marzo de 2012 por

el Ministerio de Recursos No Renovables del Ecuador con la empresa china

Ecuacorrientes (ECSA), por un plazo de 25 años (60 años extensibles).

Para la extracción de cobre, oro y plata en Mirador, se prevé el uso de químicos

peligrosos y metales pesados altamente tóxicos, realizar un tajo de 1,25 km de

profundidad, usar 140 litros de agua de los ríos por segundo para tratamiento

químico de las rocas y otros abastecimientos; extraer 60 mil toneladas de piedra

por día y consumir 30,6 MW de energía eléctrica.

Según los datos del Mirador el porcentaje de Cu es del 0,62% como lo indica la

figura 2.

Se conoce que 20 camiones de capacidad normal cargarán 600 toneladas de

concentrado de cobre, los camiones recorrerán los 418Km que separan a la mina

del puerto Cobre en la provincia de El Oro, donde compradores de todo el mundo

irán hasta Puerto Cobre a comprar el concentrado.

ECSA, para extraer los minerales del Proyecto Minero Mirador, realizará un tajo

de 1.25 km de profundidad. Para ello, ECSA extraerá 60.000 toneladas de piedra

por día. En 17 años, la mina generará 144 millones de toneladas de desechos

4

de roca. Al final de la vida productiva de la mina, se espera recuperar un total

de 2.208 millones de libras de cobre y 535.500 onzas de oro.

3. Definición del producto

3.1. El producto

El cobre que se encuentra en el mercado en distintas formas, especialmente

como blíster, refinado o en concentrados de cobre combinado con otra serie de

metales o metaloides que pueden ser oro, plata, molibdeno, renio, azufre,

selenio, etc.

El concentrado el mineral de cobre procedente de la mina sufre todo un proceso

de chancado, molienda y de flotación. En el proceso de flotación se utiliza mucho

agua, y al mineral en forma de pulpa, se le agregan algunos reactivos

denominados, colectores, espumantes, depresores, etc., reactivos que producen

una espuma que colecta el metal deseado, además de otros que se encuentran

finamente molidos y que, en este caso, se trata principalmente de cobre

combinado con azufre, oro, plata, selenio, molibdeno, renio, hierro y otros. El

concentrado es entonces agua mezclada con una serie de metales deseables o

indeseables, y siempre debe mantener algún porcentaje de humedad para

favorecer su manejo, seguridad y transporte hasta la fundición.

ECSA, para extraer los minerales del Proyecto Minero Mirador, realizará un tajo

de 1.25 km de profundidad. Para ello, ECSA extraerá 60.000 toneladas de piedra

por día. En 17 años, la mina generará 144 millones de toneladas de desechos

de roca. Al final de la vida productiva de la mina, se espera recuperar un total

de 2.208 millones de libras de cobre y 535.500 onzas de oro.

Para el diseño de nuestra planta la producción de un concentrado de cobre de la

flotación 1 en 9,61 % y de la flotación 2 en 5,85%, a partir de 2000 ton al día de

un mineral proveniente de un yacimiento ubicado en la parroquia rural

5

Tundayme, parte del proyecto Mirador, del cantón El Pangui, en Zamora

Chinchipe.

3.2. Materias primas e insumos

3.2.1. Materia prima

La materia prima es mineral proveniente de yacimiento ubicado en la parroquia

Tundayme, parte del proyecto Mirador, del cantón El Pangui, en Zamora

Chimchipe. En el proyecto ECSA se procesarán 2000 toneladas de mineral al

día para la producción de un concentrado de cobre.

En la Tabla 1 se presentan el análisis mineralógico realizado en el Departamento

de Metalurgia de la Escuela politécnica Nacional empleando la técnica de

Difracción de Rayos X.

Mineral Fórmula Alimentación

Cuarzo SiO2 35%

Orthoclasa KAlSi3O8 18%

(albita,andesita,anortita) (Na,Ca)Al(Si,Al)Si2O8 24%

Muscovita KAl2(AlSi3O10)(OH)2 4%

Caolinita Al2(Si2O5)(OH)4 3%

Calcita CaCO3 3%

Anhydrita CaSO4 8%

Clinocloro (Mg,Fe)5Al(Si,Al)4O10(OH)8 4%

Pirita FeS2 1%

TABLA 1: Análisis mineralógico empleando la técnica de Difracción de rayos X.

FUENTE: Proyecto de titulación “Diseño de una Planta de una planta de

concentración de calcopirita con depresores biodegradables de pirita”, Año

2013

Además se presenta en la tabla 2 los datos obtenidos del análisis que fue

realizado mediante absorción atómica. Este análisis es muy importante debido a

que la presencia de Calcopirita (CuFeS2) es inferior al 1%, y la presencia de oro

6

y plata no se puede constatar con el análisis mineralógico, se requiere de análisis

químicos para constatar la presencia de los mismos en el mineral.

Elementos Contenido

Oro 0,17 g/t

Plata 8,41 g/t

Cobre 0,58%

Hierro 1,78%

Plomo 49,8 g/t

Zinc 149,01 g/t

Molibdeno 4,98 g/t

TABLA 2: Análisis Elemental del mineral por Absorción Atómica.



2013

3.2.2. Insumos

En los procesos de Flotación colectiva se utilizan los siguientes reactivos de

flotación presentes en la tabla 3.

Insumos Característica

Amilxantato de Potasio Se utilizará como colector de pirita en el proceso de

flotación

Aerofloat Es un colector de oro, cobre y plata en la flotación.

Cal Se requiere agregar cal para mantener las

flotaciones con un pH entre 10 y 11.

Aceite de pino Espumante empleado en la flotación.

TABLA 3: Reactivos utilizados en el proceso de flotación

REALIZADO POR: Hugo Calderón, Silvana Echeverría, Diego Granda y

Jhonathan Rodríguez

7

4. Análisis del mercado (Oferta y demanda)

4.1. Análisis de mercado

El presente proyecto determina la factibilidad tanto tecnológica como financiera

de obtener un concentrado de cobre a partir del mineral ubicado en el cantón El

Pangui de la provincia de Zamora Chinchipe localizada al sur del Ecuador.

En el Ecuador la falta de interés en la minería ha llevado a obtener un producto

intermedio, porque el concentrado de cobre obtenido se lo vende para que

continúe su procesamiento y refinación, debido a esta situación el mercado se

reduce considerablemente a muy pocas opciones, y compromete al país a

intentar determinar los métodos de refinación para ampliar el campo de venta de

un cobre refinado, porque en el país se importan 10000 toneladas al año de

productos refinados de cobre, lamentablemente debido a la falta de interés del

Estado el presente proyecto se concentra en determinar las mejores ofertas

solamente del concentrado.

Mediante datos estadísticos que lleva a cabo el banco central del ecuador se

determinó la oferta y demanda del producto, es decir la cantidad de producto que

se exporto durante los últimos años es un indicador de un mercado constante

que compra el producto.

4.2. Análisis de oferta

El producto es altamente cotizado en varios países, en Latinoamérica Chile y

Perú dominan el mercado de venta de este producto hacia países como Estados

Unidos, Canadá y el más grande refinador de cobre del mundo China.

Actualmente nuestro país negocia con China los concentrados de cobre a un

precio que oscila sobre los 7000 Dólares Americanos.

8

FIGURA 1. Cantidad de concentrado de cobre exportado en 2014

FUENTE: Comercio Exterior de Ecuador de NCE Cobre y sus manufacturas

Como se puede observar en el grafico Ecuador vende entre 4 a 7 Millones de

Dólares Americanos a distintos países en cobre, donde China ocupa sobre el

50% de las exportaciones de cobre, cabe destacar que el grafico reporta el

primer semestre del año 2014.

FIGURA 2. Cantidad de concentrado de cobre exportado en los últimos cinco

años


El grafico demuestra que el Ecuador no es un país que mantenga una tendencia

firme en venta de cobre, esto es muy subjetivo debido a la flexibilidad que se

maneja según las minas explotadas situación que genera esta variación de las

exportaciones.

9

4.3. Análisis de demanda

Según el estudio realizado en el país por el Ministerio Coordinador de Sectores

Estratégicos se importan 10000 Ton / año de productos de cobre refinado, esto

quiere decir que en el país se tiene un alta demanda de productos de cobre a

partir de las láminas refinadas.

En el país hay una su industria de trabajo que trabaja con el cobre y su ductilidad

que se debe sostener mediante la importación, la principal demanda en Ecuador

de cobre no está en el concentrado, sino en el cobre refinado, esta es nuestra

población demandante. Ecuador importa aproximadamente 100 Millones de

dólares en cobre a países como el Perú, Chile y Estados Unidos como se puede

observar en el siguiente gráfico:

FIGURA 3. Cantidad de concentrado de cobre importado en los últimos cinco

años


En el grafico se observa que las importaciones son mucho mayores que las

exportaciones, y que nuestra tendencia es comprar cobre del Perú debido a la

cercanía con dicho país, las importaciones llegan a ser de hasta 1000 Ton / año.

10

5. Capacidad y localización de la planta

5.1. Capacidad

Se debe comprender dos cosas fundamentales, Ecuador importa Cobre refinado

y con esto satisface a la población demandante en cobre del país, esta población

demandante genera subproductos a partir del cobre refinado, sub productos.

Esta población está satisfecha y totalmente cubierta con los niveles de

importación.

Ecuador exporta concentrado de cobre a China como principal cliente, país

donde se utilizan procesos de refinamiento, es decir que nuestro país vende

Materia Prima, el objetivo del proyecto es generar la mayor capacidad de

concentrado de cobre de exportación, y conociendo el potencial en cobre que

hay en la zona que son 11 mil millones de libras de cobre, y se prevé un trabajo

durante 22 años consecutivos, la capacidad máxima de la mina debe ser 30000

Ton/día.

En nuestro presente trabajo se diseñara una planta con capacidad de 2000

Ton/día, por este motivo el procedimiento experimental se partió de 2 kg de

material proveniente del proyecto de Ecsa.

5.2. Localización

5.2.1. Macro localización

El proyecto está ubicado en Ecuador, región oriental, Provincia de Zamora

Chinchipe.

11

FIGURA 4. Macro localización del proyecto ECSA.

FUENTE: Instituto Geográfico Militar (http//:www.igm.gob.ec)

5.2.2. Micro localización

La planta debe estar ubicada en la provincia de Zamora Chinchipe, Cantón El

Pangui, Parroquia Tundayame cerca de la frontera con el Perú.

FIGURA 5. Micro localización del proyecto ECSA

FUENTE: Google Maps

El motivo principal, y de cierta manera lógico es: Disponibilidad y cercanía con la

materia prima, como se advirtió se procesara 2000 Ton/dia por lo cual no se

puede desperdiciar en transporte de una cantidad significativa, esta es la

12

principal razón, de cierta manera el ahorro en el transporte, justifica la falta de

vialidad, mano de obra local y la falta de servicios básicos.

Por lo tanto la empresa se compromete en: entregar a toda su fuerza laboral un

espacio de trabajo con todas las características necesarias que solicita el

Ministerio de Relaciones Laborales, a través de los reglamentos internos de

trabajo y seguridad y salud ocupacional, tiempo para visitar a sus familiares,

construir caminos que conecten las zonas urbanas con la zona de procesamiento

y los servicios básicos necesarios.

También la empresa se compromete en realizar el menor impacto ambiental,

según se establecerá en el estudio de Impacto Ambiental, y llevara una gestión

adecuada de sus aguas residuales y escombros inertes del procesamiento

6. El proceso

6.1. Análisis de alternativas tecnológicas

La alternativa tecnológica analizada y utilizada para obtener concentrados de

cobre a partir del mineral sulfurado proveniente de la provincia de Zamora

Chimchipe Cantón Pangui (Proyecto ECSA) fue el proceso de concentración por

flotación.

La flotación consiste en un proceso de separación de diversos minerales que se

efectúa desde sus pulpas acuosas por medio de burbujas de gas y a base de

sus propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas. Se encuentra basado sobre las

propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas de las materias sólidas a separar. Se trata

fundamentalmente e un fenómeno de comportamiento de sólidos frente al agua,

o sea, de mojabilidad de las materias.

El proceso de flotación contempla la presencia de tres fases: sólida, líquida y

gaseosa. La fase sólida está representada por las materias a separar. La fase

líquida es el agua que debido a sus propiedades específicas constituye un medio

ideal para dichas separaciones. El gas utilizado en las separaciones es el aire

que se inyecta en la pulpa, neumática o mecánicamente, para poder formar las

burbujas que son los centros sobre los cuales se adhieren las partículas sólidas.

13

Los reactivos de flotación son sin duda alguna el componente y la variable más

importante del proceso debido a que la flotación no se puede efectuar sin ellos.

Son tres los grupos principales en los cuales se clasifican hoy los reactivos de

flotación. Estos grupos son:

a) Los colectores, cuya función principal es la de proporcionar propiedades

hidrofóbicas a las superficies de los minerales.

b) Los modificadores, que sirven para la regulación de las condiciones de

funcionamiento de los colectores y aumentan su selectividad.

c) Los espumantes, que permiten la formación de una espuma estable, de

tamaño de burbujas apropiado para llevar los minerales al concentrado.

6.2. Caracterización de la materia prima

Caracterización física, química y mineralógica del mineral sulfurado proveniente

de la provincia de zamora chimchipe cantón pangui (proyecto ecsa)

6.2.1. Caracterización física

Propiedades Valor

Densidad real (g/cm3) 2,13

Densidad aparente (g/cm3)

1,61

TABLA 4 Propiedades físicas del mineral



6.2.2. Caracterización química del mineral

Disgregación ácida para el análisis cuantitativo de metales en la muestra

14

Elementos Contenido

Oro 0,17 g/t

Plata 8,41 g/t

Cobre 0,58%

Hierro 1,78%

Plomo 49,8 g/t

Zinc 149,01 g/t

Molibdeno 4,98 g/t

TABLA 5: Resultados del análisis químico del mineral



2013

Para el diseño de nuestra planta se envió la disgregación ácida solo para el

análisis de cobre obteniendo el siguiente resultado:

Elemento Contenido

Cobre 0,77 %

TABLA 6: Resultado del contenido de cobre en el mineral



6.2.3. Análisis mineralógico

Análisis mineralógico por difracción de rayos X de la muestra

Mineral Fórmula Alimentación

Cuarzo SiO2 35%

Orthoclasa KAlSi3O8 18%

(albita,andesita,anortita) (Na,Ca)Al(Si,Al)Si2O8 24%

Muscovita KAl2(AlSi3O10)(OH)2 4%

Caolinita Al2(Si2O5)(OH)4 3%

Calcita CaCO3 3%

Anhydrita CaSO4 8%

Clinocloro (Mg,Fe)5Al(Si,Al)4O10(OH)8 4%

Pirita FeS2 1%

15

TABLA 7: Resultados del análisis mineralógico



2013

6.2.4. Análisis granulométrico

Malla # Abertura

(um)

Peso (g) % Retenido % Retenido

acumulado

% Pasado

acumulado

20 850 0,5 0,177 0,177 99,823

30 600 0,3 0,106 0,284 99,716

40 425 0,2 0,071 0,354 99,646

50 300 0,6 0,213 0,567 99,433

60 250 0,3 0,106 0,674 99,326

70 212 0,1 0,035 0,709 99,291

80 180 0,4 0,142 0,851 99,149

100 150 4,3 1,524 2,375 97,625

150 106 49,2 17,441 19,816 80,184

200 75 138,8 49,202 69,018 30,982

270 53 66,1 23,431 92,449 7,551

325 45 15,1 5,353 97,802 2,198

400 38 4,4 1,560 99,362 0,638

Fondo 1,8 0,638 100,000 0,000

Total 282,1 100,000

TABLA 8 Resultados del análisis granulométrico



16

FIGURA 6: Resultados del diámetro de partícula



Del análisis granulométrico inicial para el mineral de ECSA se obtuvo un diámetro

de partícula d80 igual a 100 um.

6.3. Descripción detallada del proceso

Para el dimensionamiento de una planta que va a procesar 2000 Ton/día de

ácido sulfúrico se realizó las siguientes operaciones unitarias:

• Trituración Primaria: Realizada por trituradoras giratorias con lo cual se

logra moler el mineral, el mismo que pasa a una tamiz de abertura de 2 in. El

producto que pasa el tamiz se envía directamente a molienda, por su parte el

que se recoge en el tamiz pasa a una segunda trituración.

• Trituración Secundaria: El material con un tamaño mayor a 2 in se envía

a un set de trituradoras de mandíbulas, de las cuales se obtiene un producto con

un tamaño de 5 in, el mismo que se envía a una trituradora de cono con la cual

se logra tener el producto al tamaño deseado, en este caso 2in. Los productos

obtenidos por trituración primaria y secundaria se unen y son enviados al proceso

de molienda.

0

20

40

60

80

100

120

0 200 400 600 800 1000

Po

rce

nta

je %

Abertura um

d80

% retenido acumulado % pasado acumulado

17

• Molienda: Se carga el mineral proveniente del proceso de tamizado en

un molino de bolas, se añade agua al proceso para trabajar al 62,5 % de

porcentaje de sólidos, se realiza el proceso de molienda durante 30 minutos.

• Clasificación: Realizada por un hidrociclón, el mineral se trasporta por

medio de bombas y se clasifica. El underflow regresa al molino mientras que el

overflow se envía a la siguiente operación.

• Flotación Colectiva: El mineral se somete a una flotación colectiva con

agitación en donde se procede a recolectar los sulfuros. En este proceso se

lograr poner en contacto la pulpa con los reactivos de flotación. Los reactivos

que se utilizan son: cal, para regular el pH el cual debe ser mayor a 7, aerofloat,

colector de oro, plata y cobre y KAX (Amilxantato de Potasio) como colector de

pirita y aceite de pino que da estabilidad a la espuma formada. Como resultado

de este proceso se obtiene un concentrado de cobre con hierro y metales

preciosos.

• Filtración: El relave obtenido del proceso de flotación se lleva al filtro

prensa en donde se obtiene el agua y el sólido por separado, el agua será

utilizada en el siguiente proceso.

• Recirculación del agua proveniente del relave de flotación: Este

proceso se realizó con el fin de reutilizar el agua, ya que es un recurso que se

ocupa en mayor medida en el proceso de concentración.

Un nuevo mineral proveniente del proceso de molienda e hidrociclón se lleva al

proceso de flotación en donde se añade el agua que en este caso será el agua

recirculada hasta completar el correspondiente a 33,3 % de sólidos. Se

acondiciona con la misma cantidad de reactivos del proceso de flotación antes

descrito, se inyecta aire y se procede a recolectar el concentrado.

Experimentalmente se obtuvieron los siguientes resultados en proceso de

flotación:

18

PRUEBA 1: Análisis de la influencia de los reactivos de flotación

Reactivos de flotación Cantidad (gr/t)

Xantato de Potasio (KAX 1%) 50

Aerofloat 208 45

Aceite de Pino 20

TABLA 9: Cantidad de reactivos de flotación para la prueba 1



2013

Cantidad de cobre

% Concentrado (C1) 9,61

% Relave (R1) 0,22

TABLA 10: Resultados de composición de los ensayos de Flotación colectiva

obtenidos por Absorción Atómica



19



Aerofloat 208 30

Aceite de Pino 40

TABLA 11: Cantidad de reactivos de flotación para la primera prueba de

flotación

Fuente: Cyanamid, 1979, p.82

Cantidad de cobre

% Concentrado (C1*) 7,14

% Relave No realizado





PRUEBA 2. Análisis de la recirculación de agua al proceso

De la primera flotación se obtuvo el relave R1 y concentrado C1, el relave R1 se

filtró y se obtuvo un volumen de agua de 3250 mL lo cual se utilizó en la descarga

del molino y en completar el 33, 33 % de porcentaje de sólidos en la flotación 2.

Para la segunda flotación con el agua recirculada se trabajó con la siguiente

cantidad de reactivos:

20



Aerofloat 208 45

Aceite de Pino 20

TABLA 13: Cantidad de reactivos de flotación para la prueba 2



2013

Cantidad de cobre

% Concentrado (C2) 5,86

% Relave (R2) 0,25





A continuación se presenta las recuperaciones de cobre obtenidas al recircular

el agua:

21

Contenidos Reparticiones

Resultados Peso (gr) Peso (%) % %

Cu Cu

C1 106,3 5,43 9,61 71,49

R1 1851,7 94,57 0,22 28,51

Alimentación

recalculada 1958 100,000 0,73 100,00

Cabeza 0,77

TABLA 15: Recuperación de cobre de la flotación colectiva



Contenidos Reparticiones

Resultados Peso (gr) Peso (%) % %

Cu Cu

C2 155,5 7,91 5,86 66,81

R2 1810,8 92,09 0,25 33,19

Alimentación

recalculada 1966,3 100,00 0,69 100

Cabeza 0,77

TABLA 16: Recuperación de cobre de la flotación colectiva utilizando agua

recirculada



Como se puede observar la recuperación de cobre disminuye al utilizar agua

recirculada del proceso de flotación. Ambas flotaciones se realizaron al tiempo

de 10 minutos.

22

6.4. Diagrama del proceso (BFD)

TRITURACION PRIMARIA

TAMIZADO

FLOTACION COLECTIVA II

FILTRACION

MOLIENDA(62,5% SOLIDOS)

TRITURACION SECUNDARIA

FLOTACION COLECTIVA I

MOLIENDA(62,5% SOLIDOS)

AMINERAL

2000 Ton/DÍa

dp<2 in

dp<2 inAGUA

50 Ton/h

dp>2 in

AGUAKAX

AERO FLOATACEITE DE PINO

KCONCENTRADOC1RELAVE

LMSOLIDOR1

NAGUA

OVERFLOWQ

AGUAKAX

AERO FLOATACEITE DE PINO

TCONCENTRADO C2

URELAVE

R2

HIDROCICLONADO

PULPAUNDERFLOW

OVERRFLOW

B

C

G

F E

D

J

I

H

O

S

HIDROCICLONADOPULPA

P

UNDERRFLOWR

FIGURA 7: Diagrama de bloques del proceso



23

TABLA 17: Resumen del balance de masa del proceso



Corriente

Flujo Total

𝐓𝐨𝐧

𝐡

Agua

𝐓𝐨𝐧

𝐡

Solidos

𝐓𝐨𝐧

𝐡

KAX

𝐓𝐨𝐧

𝐡

Aerofloat

𝐓𝐨𝐧

𝐡

Aceite de Pino

𝐓𝐨𝐧

𝐡

Cobre

𝐓𝐨𝐧

𝐡

A 83,33 - 83,33 - - - -

B 83,33 - 83,33 - - - -

C 58,331 - 58,331 - - - -

D 24,999 - 24,999 - - - -

E 24,999 - 24,999 - - - -

F 50,00 50,00 - - - - -

G 133,33 50,00 83,33 - - - -

H 133,28 49,98 83,30 - - - -

I 0,05 0,02 0,03 - - - -

J 116,689584 116,68 - 0,004167 0,00375 0,001667 -

K 7,24 - 7,2458 - - - 0,69

L 242,72 116,68 126,05 - - - -

M 126,05 - 126,05 - - - 0,27

N 116,68 116,68 - - - - -

O 133.33 50,00 83,33 -

P 133,33 50,00 83,33 - - - -

Q 133,28 49,98 83,30 - - - -

R 0,05 0,02 0,03 - - - -

S 116,689584 116,68 - 0,004167 0,00375 0,001667 -

T 10,52 - 10,52 - - - 0,61

U 239,44 116,68 122,76 - - - 0,30

24

6.5. Diseño básico de la planta

El diseño y selección de equipos se ha realizado tomando en cuenta la capacidad

de cada uno de ellos por hora. Se considera que cada equipo trabaje a su

máxima capacidad para el aprovechamiento total de la energía.

La planta trabaja en sistema batch ya que en el segundo proceso de flotación

para obtener el concentrado de cobre se utiliza el agua proveniente del relave de

flotación previamente filtrado, con el fin de optimizar los recursos.

Listado y especificaciones de equipos

Área

Operación

Unitaria Equipo Nomenclatura

Trituración Primaria Trituradora Giratoria TR-101

Tamizado Tamiz Vibratorio TV-102

Reducción de

Tamaño

Trituración

Secundaria

Trituradora de

Mandíbulas TR-103

1 Trituradora de cono TR-104

Molienda Molino de Bolas MB-105

Clasificación Hidrociclón HD-201

Tratamiento del

Mineral

Flotación Colectiva

I Celda de Flotación I CF-202

2 Filtración Filtro Prensa FL-203

Flotación Colectiva

II Celda de Flotación II CF-204

25

Hojas de datos de los equipos

Hoja de especificación No. 1

Nombre del Equipo: Trituradora Giratoria

Fabricante: (XSM) Shanghai Xuanshi Machinery Co Mining and Construction

Modelo: PYB-900

Número de Planta: 1

Dimensiones: Diámetro del cono: 900 mm = 0,9 m Capacidad: 50-90 TON/h Altura: 3050 mm = 3 m Largo: 1640 mm = 1,6 m Diámetro: 2350 mm = 2,3 m Potencia de motor: 55 KW

Principio de Funcionamiento: El cono móvil de la alta eficiencia hidráulica trituradora de cono Serie HP hace el movimiento rotatorio y péndulo que impulsa las paredes rotas aprietan y tuercen la materia prima entre la pared tabular y él. Según la teoría de laminado, la materia prima se tritura y pulido después de su propia textura por la fuerza desde diferentes direcciones.

Tipo de Operación: Batch

Esquema del equipo:

Fuente: Ver Anexos

26


Nombre del Equipo: Tamiz Vibratorio

Fabricante: Thyssenkrupp Modelo: Banana

Screen


Dimensiones:

Ancho: 1.4 m

Altura: 1.3 m

Largo: 3.6 m

Capacidad: 80-400 TON/h

Potencia : 15 KW

Principio de Funcionamiento:

El tamiz produce vibraciones que provocan que el material que tenga menor

tamaño que el área de él pase a través; mientras que el material de mayor

tamaño se quede en la superficie y pase a una nueva corriente para su

tratamiento.

Su principio de funcionamiento se fundamenta en lograr diferentes tipos de

tensiones sobre el equipo para producir su vibración.


Esquema del equipo:

Fuente: Ver catálogo anexo.

27


Nombre del Equipo: Trituradora de Mandíbulas

Fabricante: (XSM)Shanghai

Xuanshi Machinery Co

Mining and Construction

Modelo:

PE400×600


Dimensiones:

Ancho: 1732 mm = 1,73 m

Altura: 1653 mm = 1,6 m

Largo: 1700 mm = 1,7 m


Potencia de motor: 30 KW


El principio de funcionamiento de la trituradora de mandíbula es el tipo de

extrusión curva. La cinta y la rueda impulsadas por el motor mueven la

mandíbula móvil adelante-atrás-izquierda-derecha a través del eje

excéntrico, mientras que la mandíbula móvil está empujando las placas de

mandíbula acercan hacia las placas fijas y los materiales son prensados y

triturados y luego se descarga bajo la acción del eje excéntrico y el resorte


Esquema del equipo:


28


Nombre del Equipo: Trituradora de Cono

Fabricante: (XSM)Shanghai

Xuanshi Machinery Co

Mining and Construction

Modelo: PYB-

600


Dimensiones:

Diámetro del cono: 600 mm = 0,6 m


Altura: 2800 mm = 2,8 m

Largo: 1300 mm = 1,3 m

Diámetro: 1700 mm = 1,7 m

Potencia de motor: 30 KW


El motor acciona el casquillo de cojinete excéntrico mediante un resorte que

se encuentra acoplado al mismo, el eje de transmisión y las ruedas de

engranaje del cono hacen que el material se vea obligado a pasar por el

casquillo. La materia prima se presiona e impacta en la cámara de trituración

lo que produce una reducción en su tamaño.


Esquema del equipo:


29


Nombre del Equipo: Molino de Bolas

Fabricante: Polysius Modelo: - Número de Planta:

1

Características:

Densidad de pulpa= 62,5 %

F80(Tamaño de entrada)= 116 um

P80(Tamaño de salida)= 52 um

Carga de bolas = 35 %

Tipo de molino: Descarga por rebalse en

Húmedo


El principio de funcionamiento de molienda es por contacto de superficie entre

las bolas que ocupan el interior del molino, este al girar, provoca que las bolas

pegadas a la pared por fuerza centrífuga caigan por gravedad e impacten al

material, produciendo la reducción de tamaño del mismo.


Esquema del equipo:


Dimensiones: Potencia mecánica requerida = 864,16 kW Potencia eléctrica requerida = 1234,52 kW Longitud: 6,1 m Diámetro: 4.3 m

Potencia : 245 KW

30


Nombre del Equipo: Hidrociclón

Fabricante: Regaber Modelo: - Número de Planta: 2

Dimensiones:

Caudal recomendado: 52-82 m3/h

B= 4 in = 0,1016 m

D= 16 mm = 0,016 m

H = 1630 mm = 1,63 m

L= 600 mm= 0,6 m


La separación se produce gracias a la velocidad de rotación que se genera al

ser inyectada la pulpa de forma tangencial en el interior del cuerpo del ciclón

y se encarga de separar los finos de los gruesos. EL material que cumple con

el tamaño de partícula de descargas sale por la parte superior mientras que el

material con mayor tamaño de partícula regresa al molino para producirse

sobre él una remolienda.


Esquema del equipo:


31


Nombre del Equipo: Celdas de Flotación Colectiva I

Fabricante: Diseño Propio Modelo: - Número de Planta: 2


Las celdas de flotación se usan para concentrar un mineral de interés, en este

caso el cobre. EL diseño se ha realizado en acero y se acoplará el agitador

que permite las revoluciones por minuto además de la entrada de aire para

formar la espuma de flotación en donde se concentra el mineral de interés.

La celda de flotación colectiva tiene el objetivo de colectar los sulfuros.


Esquema del equipo:

Celda de Flotación 1

Fuente: Ver anexo.

Dimensiones Celda Altura: 6,5 m Base (Lado): 3,25 m

3,25 m

3,25 m

6,5 m

32


Nombre del Equipo: Filtro de vacío

Fabricante: TEFSA Modelo: - Número de Planta: 2

Dimensiones:

Superficie de filtrado= 0,25- 3 m2

Ancho= 500 mm = 0,5 m

Longitud= 6 mm = 0,006 m

Altura= 3000 mm = 3 m


La filtración al vacío es una técnica de separación de mezclas sólido-líquido.

La mezcla se introduce en un embudo plano con el papel de filtro acoplado al

fondo. Desde el fondo del embudo se aplica con una bomba un vacío que

succiona la mezcla, quedando el sólido atrapado entre los poros del filtro. El

resto de la mezcla atraviesa el filtro y queda depositada en el fondo del

recipiente. Esta técnica es más rápida que la filtración habitual por gravedad y

está indicada cuando dichos procesos de filtración son muy lentos.


Esquema del equipo:


33


Nombre del Equipo: Celdas de Flotación Colectiva II

Fabricante: Diseño Propio Modelo: - Número de Planta: 2


Las celdas de flotación se usan para concentrar un mineral de interés, en este

caso el cobre. EL diseño se ha realizado en acero y se acoplará el agitador

que permite las revoluciones por minuto además de la entrada de aire para

formar la espuma de flotación en donde se concentra el mineral de interés.

La celda de flotación colectiva tiene el objetivo de colectar los sulfuros.


Esquema del equipo:

Celda de Flotación 1

Fuente: Ver anexo.

Dimensiones Celda Altura: 7,8 m Base (Lado): 3,7 m

3,7 m

3,7 m

7,8 m

34


Nombre del Equipo: Agitadores de Celdas de Flotación

Fabricante: SSC Modelo: Con

moto reductor


Dimensiones:

Longitud: 4 m

Diámetro: 0.3 m

Capacidad: hasta 15000 L

Potencia : 7.5 KW


Agitadores para acoplar en la parte superior de los depósitos, tiene un motor

eléctrico o neumático. El eje puede ser fijo o desmontable. Se puede utilizar

tres tipos de elementos agitadores. La estructura de estos agitadores les

permite trabajar durante el llenado o vaciado del depósito.


Esquema del equipo:


35

7. ANEXOS

METODOLOGÍA DE CARACTERIZACIÓN

Caracterización física, química y mineralógica del mineral sulfurado proveniente

de la provincia de Zamora Chinchipe cantón Pangui (proyecto ECSA)

CARACTERIZACIÓN FÍSICA

Determinación de la densidad real

Se determinó por el método estandarizado del picnómetro, como se describe a

continuación:

Se midió la masa del picnómetro con tapón capilar en la balanza analítica

Se midió la masa del picnómetro con agua y se registró

Se colocó un gramo de muestra en el picnómetro y se registró su peso

Luego se procedió a llenar el picnómetro que contenía la muestra con agua

destilada, se colocó el tapón capilar y fluyó el exceso de agua que emergió

del tapón capilar, luego se registró la masa del conjunto picnómetro.

Con los datos obtenidos se empleó la siguiente ecuación:

ρ =1

1 + ((pic + agua) − (pic + muestra + agua)

(pic + muestra) − (pic vacío))

7.1.1.1. Determinación de la densidad aparente

Para la densidad aparente se utilizó el método de la probeta graduada, descrito

a continuación:

Se realizó la limpieza de la probeta con metanol absoluto y se procedió a

secarle

Se registró la masa de la probeta vacía

Se colocó en la probeta el mineral sulfurado hasta el volumen que se desee.

Se registró la masa de la muestra que llenó el volumen escogido.

Se aplicó la siguiente ecuación:

36

ρaparente = M

V

Donde:

M es la masa de la muestra

V el volumen al que se colocó la muestra

CARACTERIZACIÓN QUÍMICA DEL MINERAL

Disgregación ácida para el análisis cuantitativo de metales en la muestra

Para la disgregación por microondas:

Se pesó 0,2 gramos o (0,1 gramos) de muestra

Se colocó en el reactor de teflón, se coloca 3 mililitros de ácido nítrico y

3 mililitros de ácido fluorhídrico y se tapa el reactor de teflón

Se puso en el microondas durante 2,5 minutos por cada muestra, luego

se deja enfriar durante 30 minutos en la nevera transcurrido este tiempo

se lleva a la sorbona los reactores se destapa y se coloca 5 mililitros de

ácido clorhídrico

Se repitió el procedimiento colocando nuevamente los reactores en el

microondas. Finalmente se destapó los reactores y se aforó a 100

mililitros en un matraz.

Se envió al análisis por absorción atómica

ANALISIS MINERALÓGICO

ANÁLISIS MINERALÓGICO POR DIFRACCIÓN DE RAYOS X DE LA

MUESTRA

Se tomó 30 gr de muestra y se pulveriza

Se sometió al análisis por difracción de rayos x

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

Se cuartea el mineral para tener una muestra representativa

37

Se tomó 300 gr de muestra

Se realizó el análisis granulométrico en los tamices correspondientes

durante 15 minutos.

Se determinó el d80

Malla # Abertura (um)

20 850

30 600

40 425

50 300

60 250

70 212

80 180

100 150

150 106

200 75

270 53

325 45

400 38

Gruesos

Finos

TABLA 18: Tamices utilizados para el análisis granulométrico



METODOLOGÍA DEL TRATAMIENTO DEL MINERAL

REDUCCIÓN DEL TAMAÑO DEL MINERAL DE ECSA

Se trituraron 2 kilogramos de mineral (Trituración primaria)

Se tamizo en una malla 16

38

Lo que no pasa la malla 16 del tamiz va a una nueva trituración

(Trituración secundaria)

Se molió el material en un molino de bolas con una carga de 62.5 % de

sólidos durante 30 minutos.

PROCESO DE CONCENTRACIÓN POR FLOTACIÓN (COLECCIÓN DE

SULFUROS)

FLOTACIÓN COLECTIVA

Se introdujo el material en la celda de flotación del equipo Denver que

tiene una capacidad de 4 L posteriormente se lavó las bolas de metal

del molino con 2800 mL de agua, hasta completar 4000 mL que

corresponde a un porcentaje final de sólidos del 33,33%.

Se procedió a realizar el acondicionamiento de la pulpa por 5 min con

los reactivos de flotación cuyas concentraciones son: KAX 50 g/t (KAX

como una solución al 1 %), aerofloat (208) 45 g/t y aceite de pino 20

g/t.

Se recolecto la espuma mineralizada por 10 min con la ayuda de una

paleta a una agitación de 1400 rpm. El concentrado (C1) y el relave

(R1) se colocaron en bandejas para continuar con la siguiente parte

de la experimentación.

FIGURA 8. Proceso de flotación

colectiva adecuada

FIGURA 9. Proceso de flotación

colectiva incorrecta

FOTOGRAFIAS TOMADAS POR: Hugo Calderón, Silvana Echeverría, Diego

Granda y Jhonathan Rodríguez

39

Nota: Se realizó una flotación colectiva con distinta cantidad de reactivos los

cuales fueron: KAX 150 g/t (KAX como una solución al 1 %), aerofloat (208) 30

g/t y aceite de pino 40 g/t

FIGURA 10: Proceso de flotación colectiva incorrecta

FOTOGRAFIA TOMADAS POR: Hugo Calderón, Silvana Echeverría, Diego


RECIRCULACIÓN DEL AGUA PROVENIENTE DE LOS RELAVES DEL

PROCESO DE CONCENTRACIÓN POR FLOTACIÓN.

El agua proveniente de los relaves fue recirculada al mismo proceso de flotación

como se indica a continuación:

El concentrado (C1) se filtró en el equipo filtro prensa donde se separó

el sólido (C1*) del líquido (AC1)

El relave de flotación (R1) se filtró en el equipo filtro prensa donde se

separó el sólido (R1*) del líquido (AR1)

Se recolectó el agua obtenida de la separación (AC1+AR1= A1) y se llevó

a la celda de flotación del equipo Denver en donde previamente se

encontraba la pulpa ya tratada como se indicó anteriormente. Con esta

agua recolectada (A1) se completó el agua correspondiente al porcentaje

de sólidos de trabajo en la flotación de 33,33 %, de igual forma esta agua

se utilizó en el proceso de lavado para la descarga de la pulpa.

40

Se procedió a realizar el acondicionamiento de la pulpa por 5 min con los

reactivos de flotación cuyas concentraciones son: KAX 50 g/t (KAX como

una solución al 1 %), aerofloat (208) 45 g/t y aceite de pino 20 g/t.

Se recolecto la espuma mineralizada por 20 min con la ayuda de una

paleta a una agitación de 1400 rpm. El concentrado (C2) y el relave

(R2) se colocaron en bandejas.

FIGURA 11: Proceso de filtración de

la torta del relave

FIGURA 12: Torta del relave filtrada

FOTOGRAFIAS TOMADAS POR: Hugo Calderón, Silvana Echeverría, Diego


ANEXO II

Cálculo de la densidad aparente y densidad real

Densidad real

Peso del picnómetro = 23,3533 g

Peso del picnómetro más agua = 48,3791 g

Peso del picnómetro más muestra = 24,4994 g

Peso del picnómetro más agua más muestra = 48,9874 g

ρ =1

1 + ((pic + agua) − (pic + muestra + agua)

(pic + muestra) − (pic vacío))

ρ =1

1 + ((48,3791) − (48,9874)(24,4994) − (23,3533)

)= 2,13

g

cm3

41

Densidad aparente

Peso de probeta = 234,5 g

Peso de muestra = 273,2 g

Volumen= 170 mL

ρaparente = M

V

ρaparente = 273,2 g

170 mL= 1,61

g

mL= 1,61 gr/cm3

ANEXO III

Cálculos de Balance de Masa y Energía

Balance de Masa

En proceso de trituración primaria, y el sistema correspondiente a la trituración

secundaria, se ha considerado que la masa que ingresa al sistema es igual a la

masa que sale, por lo tanto las perdidas en el proceso de reducción de tamaño

es nula. Aunque no es lo que sucede en la realidad es una aproximación que

no aporta con mucho margen de error.

Molienda

Tomando en cuenta que la molienda debe llevarse a cabo al 62,5% de sólidos,

con la alimentación al proceso se ha de calcular la cantidad de agua necesaria

para el proceso, así entonces:

AGUAMOLIENDA = 2000Ton mineral

Dia∗

1 Dia

24 h∗

37,5 Ton agua

62,5 Ton mineral

AGUAMOLIENDA = 50Ton agua

h

Por lo tanto la masa al día de la pulpa proveniente de la molienda será:

PULPAMOLIENDA = 50 + 83,33

AGUAMOLIENDA = 133,33Ton pulpa

Dia

42

Flotación Colectiva I

Se empleara como reactivos de flotación: Amil Xantato de Potasio (KAX), Aero

float y Aceite de Pino. El cálculo de la cantidad requerida para el proceso se la

ha de efectuar en función de la cantidad de mineral alimentado al proceso, por

lo tanto:

KAXFCI = 83,33Ton material

h∗

50 g KAX

Ton material∗

1 Ton

16g

KAXFCI = 0,004167Ton KAX

h

Aero FloatFCI = 83,33Ton material

h∗

45 g Aero Float

Ton material∗

1 Ton

16g

Aero FloatFCI = 0,00375Ton Aero Float

h

Aceite de PinooFCI = 83,33Ton material

h∗

20 g Aceite de Pino

Ton material∗

1 Ton

16g

Aceite de PinoFCI = 0,001667Ton Aceite de Pino

h

Una vez que los reactivos han actuado sobre la pulpa de forma adecuada, se

produjo la respectiva separación de las corrientes de Concentrado (C1) y de

Relave (R1), las mismas que de acuerdo a los ensayos realizados en el

laboratorio se ha determinado que los flujos correspondientes a cada una de las

corrientes son:

C1 = 133,33Ton pulpa

h∗

5,43 ton de concentrado

100 Ton pulpa

C1 = 7,24Ton Concentrado

h

R1 = 133,33Ton pulpa

h∗

94,57 ton de relave seco

100 Ton pulpa

43

R1 = 126,09Ton Relave seco

h

El cálculo de la concentración de cobre de cada una de las corrientes, puede

determinarse con la ayuda de los ensayos de Absorción Atómica realizados

sobre cada muestra, asi entonces:

CuC1= 7,24

Ton concentrado

h∗

9,61 ton de cobre

100 Ton concentrado

CuC1= 0,69

Ton Cobre

h

CuR1= 126,09

Ton relave

h∗

0,22 ton de cobre

100 Ton relave

CuR1= 0,27

Ton Relave

h

Un punto importante a ser tomado en cuenta es la cantidad de agua del sistema,

puesto que hay pérdidas en el proceso de separación del concentrado del relave,

por lo tanto, a escala de laboratorio, las flotaciones fueron realizadas con 4000

mL de agua. Así entonces, luego de la flotación se tomó el volumen final de agua

en la pulpa, el mismo que fue de 3250 ml, permitiendo de esta manera que el

cálculo de las pérdidas de agua sea efectuado de la siguiente manera:

%PerdidasH2O =4000 − 3250

400

%PerdidasH2O = 19%

La cantidad de agua que va en el relave R1 puede ser calculada de la siguiente

manera:

R1H2O= 166,68

Ton agua

h∗

81

100

R1H2O= 135,01

Ton agua

h

44

PerdidasH2O = 166,68Ton agua

h∗

19

100


h

Flotación Colectiva II

La cantidad de agua que será empleada en la presente flotación corresponde a

la cantidad de agua obtenida de la Flotación Colectiva I. Al tratarse de una

flotación en paralelo con el mismo tonelaje de trabajo se puede definir que

tanto la cantidad como los tipos de reactivos usados son las mismas, es decir:

KAXFCII = 0,004167Ton KAX

h

Aero FloatFCII = 0,00375Ton Aero Float

h

Aceite de PinoFCII = 0,001667Ton Aceite de Pino

h

Una vez que los reactivos han actuado sobre la pulpa de forma adecuada, se

produjo la respectiva separación de las corrientes de Concentrado (C2) y de

Relave (R2), las mismas que de acuerdo a los ensayos realizados en el

laboratorio se ha determinado que los flujos correspondientes a cada una de las

corrientes son:

C2 = 133,33Ton pulpa

h∗

7,90 ton de concentrado

100 Ton pulpa

C2 = 10,5441Ton Concentrado

h

R2 = 133,33Ton pulpa

h∗

92,09 ton de relave seco

100 Ton pulpa

R2 = 122,786Ton Relave seco

h

El cálculo de la concentración de cobre de cada una de las corrientes, puede

determinarse con la ayuda de los ensayos de Absorción Atómica realizados

sobre cada muestra, asi entonces:

45

CuC1= 10,5441

Ton concentrado

h∗

5,86 ton de cobre

100 Ton concentrado

CuC1= 0,6178

Ton Cobre

h

CuR1= 122,786

Ton relave

h∗

0,25 ton de cobre

100 Ton relave

CuR1= 0,3069

Ton Relave

h

Un punto importante a ser tomado en cuenta es la cantidad de agua del sistema,

puesto que hay pérdidas en el proceso de separación del concentrado del relave,

por lo tanto, a escala de laboratorio, las flotaciones fueron realizadas con 4000

mL de agua. Así entonces, luego de la flotación se tomó el volumen final de agua

en la pulpa, el mismo que fue de 3250 ml, permitiendo de esta manera que el

cálculo de las pérdidas de agua sea efectuado de la siguiente manera:

%PerdidasH2O =4000 − 3170

400

%PerdidasH2O = 20,75%

La cantidad de agua que va en el relave R1 puede ser calculada de la siguiente

manera:

R1H2O= 166,68

Ton agua

h∗

79,25

100

R1H2O= 92,4689

Ton agua

h


h∗

20,75

100


h

Balance de Energía

46

En la planta ECSA la energía que se necesita para los procesos se calcula

mediante la potencia de los equipos por el tiempo que se utilicen, los equipos se

multiplica por un factor de sobredimensionamiento del 15 %

Trituradora Giratoria: Procesa diariamente 2000 ton de mineral,

tomando en cuenta la capacidad máxima del equipo correspondiente a

500 ton/h, se tiene que esta trituradora trabajaría:

Tiempo de trituracion =2000

Tondía

500tonh

= 4h

día

Energía que consume = Potencia × tiempo de trituración

Energía que consume = 400 KW × 4h

Energía que consume = 1600 KWh

Tamiz Vibratorio: La capacidad de procesamiento del tamiz está ligado

de forma directa a la descarga de la primera trituración, por lo tanto el

tiempo de procesamiento es de 4 horas. La energía que consume

diariamente, viene dado por:


Energía que consume = 33 KW × 4 h


Trituradora de Mandíbulas: La capacidad de procesamiento de las

trituradoras de orden secundario es de 60 ton/h. La energía que consume

diariamente, viene dado por la potencia multiplicado por el número de

horas que se encuentra en funcionamiento, por lo tanto:

Tiempo de trituracion =400

Tondía

60tonh

= 6,67h

día


Energía que consume = 30 KW × 6,67 h

47


Trituradora de Cono: La capacidad de procesamiento de esta trituradora

tiene q corresponder a la descarga de la trituradora anterior, por lo cual el

tiempo que opera es igual a 6.67 horas diariamente. La energía que

consume diariamente, viene dado por:


Energía que consume = 75 KW × 6,67 h


Molino de Bolas: La capacidad de procesamiento de este molino

corresponde a 200 ton/h, debido a la carga circulante del 300%, en este

caso y el molino de bolas trabaja las 24 horas de día. La energía que

consume diariamente, viene dado por:

Energía que consume(1 molino) = Potencia × tiempo de trituración

Energía que consume (1 molino) = 245 KW × 24h

Energía que consume (1 molino) = 5880 KWh

Debido a que la capacidad de procesamiento del molino es de 50ton/h, es

necesario colocar cuatro molinos que trabajan en paralelo, por lo tanto:

Energía total que se consume = 4 × 5880 KWh = 23520

Hidrociclón

La capacidad de procesamiento de este molino se obtuvo al realizar el balance

de masa y corresponde a 200 ton/h, debido a la carga circulante del 300% ,en

este caso y el molino de bolas trabaja las 24 horas de día. Es necesario calcular

el flujo volumétrico para identificar el equipo adecuado en catálogo, por lo tanto:

48

Flujo Volumétrico = (125 TON

h ×

1000 Kg

1 TON×

1m3

2430 kg) + (75

TON

h ×

1 m3

1 TON)

Flujo Volumétrico = 126.44 m3

h

Flujo Volumétrico por cada Hidrociclon =126.44

4

m3

h= 31.61

m3

h

La energía que consume diariamente, viene dado por la potencia de la bomba

que permite su funcionamiento, al tener 4 bombas se tiene:

Energía que consume(1 bomba) = Potencia × tiempo de trituración

Energía que consume (1 bomba) = 26.6 KW × 24h

Energía que consume (1 bomba) = 638.4 KWh

Energía total que se consume = 4 × 638.4 KWh = 2553.6 KWh

Equipo

Capacidad

(Dada por

catálogo)

Potencia Energía que

consume al día

Trituradora Giratoria 250 -500 ton/h 400 KW 1600 KWh

Tamiz Vibratorio 600 ton/h 15 KW 66 KWh

Trituradora de Mandíbulas 60 ton/h 30 KW 200 KWh

Trituradora de Cono 46-94 ton/h 75 500 KWh

Molino de Barras 32-86 ton/h 380 KW 9120 KWh

Molino de Bolas 7-50 ton/h 245KW 23520 KWh

Hidrociclón (Bomba) 18-34 m3/h 26.6KW 2553.6 KWh

Celda de Flotación I - - -

Celda de Flotación II - - -

Celda de Flotación III - - -

Agitadores (3) 0-15000L 7.5 kW H

Cantidad de Energía que se Necesita para el Procesamiento 37059.6

TABLA 19: Balance de Energía del Procesamiento de Cobre



49

Catálogos

Trituradora giratoria tipo cono

Trituradora de Mandíbulas

Trituradora de Mandíbula de Serie PE

Modelo Dimensión

máxima de

alimentació

n(mm)

Dimensió

n de

descarga(

mm)

Capacidad

(t/h)

Potenci

a de

motor(k

w)

Dimensió

n

general(

mm)

Peso

(t)

PE400×6

00

350 40-100 15-60 30 1700×17

32×1653

6.5

PE500×7

50

425 50-100 50-100 55 2035×19

21×2000

10.3

50

PE600×9

00

480 65-160 60-130 75 2290×22

06×2370

16.5

PE750×1

060

630 80-140 100-250 110 2620×23

02×3110

29

PE900×1

200

750 95-165 160-380 130 3789×28

26×3025

54.5

PE1000×

1200

850 195-265 315-550 130 3335×31

82×3025

57

PE1200×

1500

1020 150-300 400-800 160-220 4200×37

5

100.9

Ejemplo de dimensionamiento del molino de bolas

El diseño de un molino se basa en la determinación de la potencia en el eje

necesaria para producir una reducción de tamaño.

El dimensionamiento de un molino de bolas se fundamenta en la teoría de Bond.

Bond concluyo que el material se podía caracterizar mediante un parámetro que

denomino índice de trabajo Wi (Work Index). La fórmula de Wi que vamos a

utilizar es la siguiente:

𝑊𝑖 = 𝑓 × 𝑊𝑖𝐷

En donde WiD es índice de trabajo base, su valor se obtendrá de la siguiente

tabla:

Material Índice de Trabajo WiD, kW h/ton

métrica

Arena de zirconio 28

Bauxita 11

Carburo de silicio 32

Clinker de cemento 16

51

Cuarzo 16

Corundo 33

Dolomita 14

Feldespato 13

Ferrosilicio 12

Pedernal 32

Fluorespato 11

Granito 12

Roca de yeso 8

Hematita 15

Caliza 15

Magnetita 12

Mineral de Cobre 13,5

Roca fosfato 12

Pirita 11

TABLA 20: Balance de Energía del Procesamiento de Cobre

REALIZADO POR: “Pedrito aprende a ser Ingeniero”. Operaciones Unitarias Básicas. Año 20110

Wi (base) = 13,5 kW-h/t

Para utilizar el índice de trabajo W i en otras condiciones de operación, es

necesario introducir factores de conversión (k).

𝑓 = 𝑓1 ∗ 𝑓2 ∗ 𝑓3 ∗ 𝑓4 ∗ 𝑓5 ∗ 𝑓6

𝑓1 = 1 𝑝𝑜𝑟 𝑚𝑜𝑙𝑖𝑒𝑛𝑑𝑎 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎

𝑓2 = 1,570 𝑦𝑎 𝑞𝑢𝑒 𝑒𝑙 90 % 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑝𝑎𝑠𝑜 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎 200 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑎 74 𝑢𝑚

52

𝑓3 = 0,9146 𝑠𝑖 𝑒𝑙 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑙𝑖𝑛𝑜 𝑠𝑒 𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 𝑎 12,5𝑓𝑡 (3,81 𝑚)

𝑓4 = 1

El f5 se refiere a la corrección por finesa de molienda: cuando la molienda es fina,

tal que P80 menor a 75 um en molienda húmeda se utiliza la ecuación que

mostramos a continuación:

En este caso de bibliografía (Proyecto de Titulación) tenemos que P80 = 52 um

y F80= 116 um correspondientes a los tamaños del 80% del producto y

alimentación al circuito.

𝑓5 =𝑃80 + 10,3

1,145 × 𝑃80=

52 + 10,3

1,145 × 52= 1,04

𝑓6 =[20(𝑅𝑟 − 1,35) + 2,60]

20(𝑅𝑟 − 1,35)𝑆𝑖 𝑅𝑟 =

𝐹80

𝑃80=

116

52= 2,23

𝑓6 =[20(2,23 − 1,35) + 2,60]

20(2,23 − 1,35)= 1,14

Reemplazando en la ecuación tenemos:

𝑊𝑖 = 𝑓1 ∗ 𝑓2 ∗ 𝑓3 ∗ 𝑓4 ∗ 𝑓5 ∗ 𝑓6 ∗ 𝑊𝑖𝐷

𝑊𝑖 = 1 ∗ 1,57 ∗ 0,9146 ∗ 1 ∗ 1,0 ∗ 1,14 ∗ 13,5 kW − h/t

𝑊𝑖 = 22,98 𝑘𝑊 − ℎ/𝑡

Bond estableció que, dentro de un amplio rango de tamaños, la energía

específica necesaria para la conminucion se podría relacionar a los tamaños de

alimentación y producto mediante la expresión:

𝐸 = 𝑊𝑖 × [10

√𝑃80

−10

√𝐹80

]

Donde E es la energía consumida por tonelada molida [kW-h/t]

𝐸 = 22,98 𝑘𝑊 −ℎ

𝑡× [

10

√52−

10

√116] = 10,37 𝑘𝑊 − ℎ/𝑡

Potencia eléctrica y mecánica requerida

𝑃𝑚 = 10,37𝑘𝑊 − ℎ

𝑡∗ 2000

𝑡

𝑑𝑖𝑎∗

1 𝑑𝑖𝑎

24 ℎ= 864,16 𝑘𝑊

53

𝑃𝑒 =𝑃𝑚 ∗ 100

𝑛=

864,16 ∗ 100

70= 1234,52 𝑘𝑊

Donde:

Pm potencia mecánica

Pe Potencia eléctrica

n rendimiento se asume del 70 %

Hidrociclón

Corriente G= 133,33 Ton/h (Balance de masa)

Densidad real del mineral= 2,13 g/cm3= 2,13 Ton/m3

133,33𝑇𝑜𝑛

ℎ∗

1 𝑚3

2,13 𝑇𝑜𝑛 = 62,6

𝑚3

ℎ

Catalogo

Ejemplo de dimensionamiento de la celda de flotación colectiva I

El tiempo de flotación en el laboratorio fue 10 minutos, en bibliografía (Proyecto

de titulación) para escalar el resultado a nivel industrial de lo multiplica por un

factor de 2, por lo tanto el diseño de las celdas se realiza para un tiempo de 20

min.

Corriente H = 49,98 Ton/h Agua y 83,3 Ton/h Mineral (Balance de masa)

Corriente J = 116,68 Ton / h Agua (Balance de masa)

𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑞𝑢𝑒 𝑖𝑛𝑔𝑟𝑒𝑠𝑎 = 49,98 𝑇𝑂𝑁

ℎ 𝐴𝑔𝑢𝑎 + 116,68

𝑇𝑂𝑁

ℎ 𝐴𝑔𝑢𝑎

= 166,7 𝑇𝑂𝑁


54

𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑀𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙 𝑞𝑢𝑒 𝑖𝑛𝑔𝑟𝑒𝑠𝑎 = 83,3 𝑇𝑂𝑁

ℎ 𝑀𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙

Cálculo de volúmenes:

Los cálculos se realizó con la densidad real del mineral 2,13 g/cm3 = 2,13 Ton/m3

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑜𝑐𝑢𝑝𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑐𝑒𝑙𝑑𝑎

= 166,7 𝑇𝑂𝑁

ℎ×

1000 𝑘𝑔

1𝑇𝑂𝑁×

1 𝑚3

1000 𝑘𝑔×

1ℎ

60 𝑚𝑖𝑛× 20 𝑚𝑖𝑛 = 55,6 𝑚3

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑀𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙 𝑜𝑐𝑢𝑝𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑐𝑒𝑙𝑑𝑎

= 83,3 𝑇𝑂𝑁

ℎ×

1 𝑚3

2,13 𝑇𝑂𝑁×

1 ℎ

60 𝑚𝑖𝑛× 20𝑚𝑖𝑛 = 13 𝑚3

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝐶𝑒𝑙𝑑𝑎 = 55,6 𝑚3 + 13 𝑚3

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝐶𝑒𝑙𝑑𝑎 = 68,6~69 𝑚3

Criterio de diseño: Al tratarse de una celda rectangular debe cumplir que la altura

sea 2 veces la longitud de la base.

H

B

Criterio de Diseño: H=2B

B

55

𝑉 = 𝐻 × 𝐵2

𝑉 = 2𝐵 × 𝐵2

𝑉 = 2𝐵3 = 69 𝑚3

𝐵 = √69

2𝑚3

3

= 3,25 𝑚

𝐻 =69

3,252= 6,5 𝑚

Filtro al vacio

Para el dimensionamiento del filtro al vacio (a presion), en el proceso

experimental se toma el diametro de la torta (20,4 cm)como referencia del

diametro del cilindro del filtro, luego se obtuvo el area (0,0326 m2), como se

puede observar son datos con valores pequenos aun si escalariamos con el

factor de 2 antes mecionado se tendria valores de area de filtado pequenas, por

este motivo del siguiente catalogo se tomara la superficie de menor valor como

dimensionamiento del filtro. Esto se puede justificar debido a que buscamos

recircular el agua y el flujo de pulpa que procesara el filtro iria aumentando si se

completaria el circuito de flotacion que seria lo optimo, es decir incorporar la

celda de desbaste y afino.

Ejemplo de dimensionamiento de la celda de flotación colectiva II

El tiempo de flotación en el laboratorio fue 10 minutos, en bibliografía (Proyecto

de titulación) para escalar el resultado a nivel industrial de lo multiplica por un

56

factor de 2, por lo tanto el diseño de las celdas se realiza para un tiempo de 20

min.

Corriente N = 116,68 Ton / h Agua (Balance de masa)

Corriente Q = 49,98 Ton/h Agua y 83,3 Ton/h Mineral (Balance de masa)

Corriente S = 116,68 Ton / h Agua (Balance de masa)

𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑞𝑢𝑒 𝑖𝑛𝑔𝑟𝑒𝑠𝑎

= 49,98 𝑇𝑂𝑁

ℎ 𝐴𝑔𝑢𝑎 + 116,68

𝑇𝑂𝑁

ℎ 𝐴𝑔𝑢𝑎 + 116,68

𝑇𝑂𝑁


= 283,34 𝑇𝑂𝑁


𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑀𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙 𝑞𝑢𝑒 𝑖𝑛𝑔𝑟𝑒𝑠𝑎 = 83,3 𝑇𝑂𝑁

ℎ 𝑀𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙

Cálculo de volúmenes:

Los cálculos se realizó con la densidad real del mineral 2,13 g/cm3 = 2,13 Ton/m3

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑜𝑐𝑢𝑝𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑐𝑒𝑙𝑑𝑎

= 283,34 𝑇𝑂𝑁

ℎ×

1000 𝑘𝑔

1𝑇𝑂𝑁×

1 𝑚3

1000 𝑘𝑔×

1ℎ

60 𝑚𝑖𝑛× 20 𝑚𝑖𝑛

= 94,4 𝑚3

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑀𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙 𝑜𝑐𝑢𝑝𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑐𝑒𝑙𝑑𝑎

= 83,3 𝑇𝑂𝑁

ℎ×

1 𝑚3

2,13 𝑇𝑂𝑁×

1 ℎ

60 𝑚𝑖𝑛× 20𝑚𝑖𝑛 = 13 𝑚3

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝐶𝑒𝑙𝑑𝑎 = 94,4 𝑚3 + 13 𝑚3

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝐶𝑒𝑙𝑑𝑎 = 107,4~107 𝑚3

Criterio de diseño: Al tratarse de una celda rectangular debe cumplir que la altura

sea 2 veces la longitud de la base.

57

H

B

Criterio de Diseño: H=2B

𝑉 = 𝐻 × 𝐵2

𝑉 = 2𝐵 × 𝐵2

𝑉 = 2𝐵3 = 107 𝑚3

𝐵 = √107

2𝑚3

3

= 3,7 𝑚

𝐻 =107

3,72= 7,8 𝑚

B

58

Diagrama PFD

59

Diagrama PID del Proyecto ECSA

TR-101

TR-103

BANDA TRANSPORTADORA



2000 TM/día0,77 % Cu

TV-102

TR-104


dp > 2 in

dp < 2 in

dp < 2 in

AGUA

HD-205

UNDERFLOW

OVERFLOW

AGUAKAX

AEROFLOATACEITE DE PINO

CONCENTRADO C1

FL-203

RELAVE 1

SOLIDO R1

AGUA FILTRADA

OVERFLOW DE MINERAL NUEVO

CONCENTRADO C2

RELAVE 2 R2

A

B

PULPA

C

D

F

E

MB-105

G

H

I

J

K

CF-202

L

M

N

Q

T

CF-204

U

PIC

PIC

PIC

V-101

LIC

LIC

PIC

Planta ECSA

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