Diseño de Plantas Concentradoras de Minerales en el Perú

El diseño de Plantas en procesamiento de minerales; como base a lo que definiremos en este artículo, es imprescindible tener en cuenta la información que debemos conseguir: los Criterios de Diseño; y que deben ser el inicio para: el diseño del proceso, los equipos y las instalaciones; obviamente estos criterios deben especificar la vida útil de la mina, el rendimiento anual, las capacidades de diseño y los programas de operación de los equipos, así como la calidad de alimentación (mineral) y los productos a obtener, obviamente incluyendo el almacenamiento de los relaves. Otros aspectos importantes; las condiciones climáticas y geográficas del lugar, información específica de la formación mineralógica.

El diseño de Plantas en procesamiento de minerales; como base a lo que definiremos en este artículo, es imprescindible tener en cuenta la información que debemos conseguir: los Criterios de Diseño; y que deben ser el inicio para: el diseño del proceso, los equipos y las instalaciones; obviamente estos criterios deben especificar la vida útil de la mina, el rendimiento anual, las capacidades de diseño y los programas de operación de los equipos, así como la calidad de alimentación (mineral) y los productos a obtener, obviamente incluyendo el almacenamiento de los relaves. Otros aspectos importantes; las condiciones climáticas y geográficas del lugar, información específica de la formación mineralógica.

Introducción al Diseño de Plantas Concentradoras

Generalmente; cuando se buscamos la definición de “Diseño de Plantas” o preguntamos a algún especialista – obviamente en el ámbito industrial no podría estar fuera de lo que es la distribución en planta – encontramos una serie de significados y explicaciones; entre ellos, paso a mencionar: ”Consiste en obtener el mejor uso del espacio en sus tres dimensiones permitiendo la mejor interacción de las tres variables: recurso humano, materiales e insumo, maquinaria y equipo” otra definición y/o explicación “el Diseño de Plantas es un trabajo de gestión que involucra todas las ramas de la ingeniería, en el que se aplican los códigos de diseño que se basan no solo en la experiencia sino también en el conocimiento de los expertos y los especialistas, el cual solo es
adquirido a través del tiempo y luego de haber ensayado y comprobado reiterativamente los diferentes planes”.

Definitivamente no dejan de tener razón y es válido para la mayoría de las industrias; pero para el caso de procesamiento de minerales, además de lo anterior, una definición adecuada(basada en mi experiencia operativa y académica) y exclusivamente para procesamiento de minerales sería; el Diseño de Plantas, es el proceso mediante el cual se debe diseñar un diagrama de flujo (Flow Sheet) adecuado para el tratamiento de un determinado mineral, basado en diferentes aspectos; tales como: conocimiento concienzudo del yacimiento a procesar, una adecuada caracterización del depósito a ser tratado, pruebas metalúrgicas (se debe tener un amplio y sólido conocimiento de procesos de concentración de minerales y experiencia para desarrollar pruebas en batch, piloto, etc.), interpretación de las pruebas y elaboración del diagrama de flujo (Ingeniería Conceptual), balance de materiales, selección y dimensionamiento de equipos y finalmente los planos de Arreglo General (tres vistas, en base a los planos de AG de los equipos suministrados por los fabricantes).

En el presente artículo en lo posible se tratara de ampliar cada uno de los aspectos arriba  descritos.

Tipo de Yacimiento de Minerales

En la literatura encontraremos diferentes tipos de clasificación de los depósitos minerales, con ventajas y desventajas. Su determinación nos brindara el tipo de formación, información para el método de explotación; así como la determinación, si es posible utilizarse técnica y económicamente, considerando su composición (minerales y ganga), cantidad y aspectos que permitan su explotación.

  • Clasificación por ambiente de formación: Sedimentario, Magmático y Metamórfico.
  • Clasificación por forma o simetría: Para determinar los métodos de explotación.
  • Clasificación por contenido químico: metálico o no metálico.

Caracterización del depósito a tratar

El objetivo es tratar de determinar la respuesta de la mineralogía a lo largo del proceso productivo e identificar especies capaces de generar problemas (valiosos y ganga); así como determinar información necesaria e imprescindible para su explotación. Esto incluye; una serie de procesos, como realizar un muestreo adecuando en cantidad y calidad, utilizar técnicas modernas para tener un entendimiento detallado de las características del mineral, su distribución en el depósito, y la acción correspondiente de las operaciones de extracción y tratamiento metalúrgico. De esta manera, en lo posible se debe tener un conocimiento concienzudo del mineral a ser tratado y no se tenga imprevisto durante la operación, que ocasiones perdidas económicas.

Las técnicas más usuales han sido clasificadas en 2 grupos. El primer grupo incluye a las técnicas de mayor uso, de un coste económico relativamente bajo, las cuales podemos denominar “técnicas convencionales”:

  • Difracción de polvo de rayos X y difracción cuantitativa de rayos X
  • Microscopio electrónico de barrido con analizador de energías (SEM-EDS)
  • Catodoluminiscencia
  • Micro-sonda electrónica (EMP)

El segundo grupo abarca un grupo de técnicas menos accesibles, “técnicas no convencionales”:

  • Particle Induced X-Ray Emission (Micro-PIXE)
  • Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS)
  • Laser-Ablation- Inductively Coupled PlasmaMass Spectrometry (LA-ICP- MS) La mayor parte de esta compilación está dedicada a las técnicas convencionales (DRX, SEM- EDS y EMP), las cuales pueden ser de mayor impacto en el campo de la pequeña minería
  • También se deben incluir pruebas de rotura estándar JKMR y SMC

De lo más detallado que se realice la caracterización; va a depender los beneficios a conseguir; como, un entendimiento detallado de las propiedades físicas de los depósitos en estudio; los cuales nos deben brindar información suficiente para utilizar técnicas apropiadas en procesamiento de minerales así como la tendencia a utilizar equipos de última generación.

Pruebas Metalúrgicas:

Como parte de la caracterización del depósito – la información del tipo de mineral: primario, secundario, trazas y ganga – que permitirán realizar un programa adecuado de pruebas metalúrgicas, basado en mineral oxidado y/o sulfuro. La programación de dichas pruebas, se fundamentaran en experiencias de minerales parecidos, bibliografía, experiencia de operaciones de diferentes partes del mundo. El desarrollo de pruebas metalúrgica es de vital importancia en el diseño del procesamiento de minerales. Estos trabajos se desarrollan nivel de laboratorio y de planta piloto. Los procedimientos metalúrgicos permiten reproducir y predecir el tratamiento de los minerales. La información que se genera en los estudios metalúrgicos sirve a las empresas mineras para la toma de decisiones: operacional, inversión o factibilidad. Entre las pruebas a desarrollar; para determinar la conminución (chancado molienda, SAG o HPGR….), con lo cual se tendrá información de la liberación de los valiosos, equipos de chancado y molienda, tiempos de agitación, pruebas de concentración (flotación, lixiviación, magnética, gravimetría, etc.), pruebas de sedimentación, de filtrado, pruebas hidro-metalurgicas, etc.

Interpretación de pruebas metalúrgicas

Para lo cual se debe contar con profesionales con amplia experiencia operativa y académica; con  la finalidad que los resultados de las pruebas metalúrgicas arriben a un (o alternativas) diagrama de flujo apropiado como resultado de las pruebas. También llamado Ingeniería Conceptual.

Selección y dimensionamiento de equipos:

En base al balance de materiales y al diagrama de flujo; la selección y dimensionamiento de equipos; para lo cual se debe tener un amplio conocimiento de los equipos involucrados en procesamiento de minerales de última generación y las tendencias. En esta etapa; la relación con los fabricantes de equipos es muy importante ya que de la información que brinden, de la experiencia en su manejo y experiencia en operaciones similares ayudaran a una mejor decisión de selección. EN CUANTO A DIMENSIONAMINETO; esto es inherente a los fabricantes.

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