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SIGNIFICATIVO INCREMENTO DE LA RECUPERACIÓN METALÚRGICA RENTABILIZA PROYECTO AURÍFERO EL TORO

Por: Ing. Wilson Bardales Torres, superintendente de Procesos; Ing. César Espejo Rodríguez, Jefe de Planta e Ing. Ángel Neira Escobar, Jefe de Geología, Summa Gold Corporation. 


Resumen 

Este trabajo muestra los beneficios obtenidos en el desarrollo de la geometalurgia del proyecto aurífero El Toro; las bajas recuperaciones de alrededor del 40% obtenidas en pruebas metalúrgicas lo hacían inviable a pesar de los importantes recursos que contiene el yacimiento.

Este desafío originó la formación de un equipo multidisciplinario liderado por nuestro gerente general, Jaime Polar Paredes, con las áreas de Geología, Mina, Planeamiento, Procesos y Costos con la misión de maximizar la recuperación.

Después de un arduo trabajo el equipo logró caracterizar detalladamente litologías, alteraciones, mineralizaciones y contaminantes, definiéndose las unidades geometalúrgicas (UGM).

Con estas se desarrollaron más de 6,000 pruebas, entre ensayos rápidos (QLT y BRT), columnas y celdas piloto; identificándose las variables significativas que favorecen la recuperación, en función a la concentración de oro y contaminantes como el carbón, azufre y cobre.

Adicionalmente, las pruebas permitieron conocer las características físicas del mineral lográndose incorporar a las reservas materiales marginales y de baja permeabilidad para mejorar el perfil del proyecto.

El éxito de esta investigación permitió incrementar significativamente la recuperación superando valores del 70% a nivel industrial, permitiendo que el proyecto pase a su fase operativa con un horizonte de 8 años, constituyéndose en uno de los descubrimientos más importantes del país.

Introducción

Al iniciar el proyecto, las extracciones de oro estaban alrededor del 40%, sin embargo, conforme se ha venido desarrollando la mina se ha evaluado el comportamiento metalúrgico, evidenciándose que podemos aumentar la extracción realizando un minado selectivo en base a las características geometalúrgicas del mineral.  

Esta clasificación permitió al área de Metalurgia realizar diversas pruebas con los diferentes minerales existentes, las cuales sirvieron como base para la realización de los modelos de predicción.

Actualmente la extracción promedio del oro es 72%, gracias al trabajo en conjunto que viene realizando Mina, Geología y Planta, poniéndose bastante énfasis en la selectividad del mineral, además de los controles metalúrgicos propios del proceso.

Antecedentes 

Ubicación y accesibilidad

La mina El Toro se ubica en el norte del Perú, a 480 km al noroeste de Lima, en el distrito de Huamachuco, provincia de Sánchez Carrión en el departamento de La Libertad. La altitud media es de 3,400 msnm. La accesibilidad desde Trujillo hasta Huamachuco es mediante una vía asfaltada de 184 Km, luego una vía afirmada de 6 Km hasta el proyecto. 

Geología regional 

El Toro se encuentra dentro del dominio tectónico denominado Cordillera Occidental y dentro del cinturón sedimentario del norte del Perú que contiene los depósitos de oro Santa Rosa, La Virgen, La Arena, Shahuindo, Alto Chicama y otras numerosas ocurrencias auríferas que se extienden en una dirección NW-SE (ver Figura 2.). 

Geología local

El depósito de El Toro es un yacimiento epitermal de alta sulfuración con mineralización de oro diseminado, ubicado en las areniscas de la Formación Chimú; se encuentra ubicado dentro de la franja de yacimientos epitermales de Au y Ag hospedados en rocas sedimentarias del Cretácico, asociado a intrusiones subvolcánicas. La Formación Chimú está considerada como el metalotecto o la roca hospedante de la mineralización, que consiste en areniscas, cuarcitas, limolitas y pequeños mantos de carbón interestratificados.

La intrusión de rocas subvolcánicas de composición andesítica, se localiza en la parte central del anticlinal reclinado orientado hacia el oeste; asimismo hacia el lado noroeste del depósito existen apófisis y sills de la andesita que corta la secuencia sedimentaria en dirección noreste (ver Figura 3). En el contacto entre las areniscas y las andesitas existen brechas y fallas de dirección NE-SW, es evidente que a lo largo de estas estructuras hubo inyección de fluidos hidrotermales, los cuales formaron brechas hidrotermales y freáticas, estas zonas de brechas pueden alcanzar hasta 20 m de ancho y son las que contienen los altos valores de oro (hasta 15g/t Au).

Alteración y mineralización

La zonación de la alteración hidrotermal en la mina El Toro indica que el yacimiento está ubicado en la raíz de un sistema epitermal de alta sulfuración. La zonas de mayor elevación presentan una silicificación como alteración predominante, este tipo de alteración generalmente está afectando a las rocas areniscas y brechas hidrotermales; asimismo se tiene minerales de alteración argílica, como illita que generalmente se presentan en las fracturas y en las partes altas del sistema, luego se tiene pirofilita alterando a la roca caja (areniscas), también se presentan en fracturas; luego se observa sericita hacia la parte inferior, esta alteración generalmente está relacionado a los sills y diques andesíticos y en menor proporción en las areniscas y limolitas; la distribución de este zoneamiento de alteración sugiere que el yacimiento El Toro está en la base o raíz del sistema epitermal de alta sulfuración.

El control de la mineralización de oro en la parte central del yacimiento presenta zonas de oxidación en superficie (limonitas, hematitas y goethitas) con hábitos masivos, terrosos y botroidales, rellenando fracturas, espacios intrabrecha, matriz de brecha, etc. A medida que profundizan se observa sulfuros, pirita fina con sulfuros de cobre, sulfosales de plata, sulfuros de cobre (calcosita, covelita y trazas de enargita), asimismo en zonas puntuales en algunos sondajes se identificó trazas de calcopirita. Estudios de petromineragrafia indican la presencia de tetraedrita, Au nativo y electrum asociado a la estibina (ver Figura 4). 

Metalurgia del proyecto El Toro

Según la teoría de los mecanismos de lixiviación, este proceso está regido por un conjunto de reacciones químicas y transferencia de masas.

Reacción cinética

La termodinámica predice si una reacción puede ocurrir o no, pero no indica si esta reacción se dará en un tiempo adecuado desde el punto de vista operativo. Esto último depende de la velocidad con la que la reacción ocurrirá.

Las reacciones heterogéneas pueden ser controladas por la cinética de una reacción química o electroquímica inherente o por la velocidad de transporte de masa de las especies reaccionantes. 

Las principales etapas de la reacción son:

ν Transporte de masa de reactantes gaseosos en la fase acuosa y su subsecuente disolución (oxígeno aire a oxígeno en solución). 

ν El transporte de masa de las especies reaccionantes a través de la solución de la capa límite del sólido a la superficie del mismo.  

ν Reacción química o electroquímica en la superficie del sólido, incluyendo la absorción y desorción.

ν Transporte de la especie reaccionante a través de la capa límite al seno de la solución.

Reacción anódica

En soluciones cianuradas alcalinas el oro es oxidado y disuelto para formar Au (CN)2- como se muestra en el diagrama Eh-pH. Para propósitos prácticos la estequiometria de la reacción de disolución es:

4Au + 8(CN)- → 4 Au(CN)2- + 4e-

Reacciones catódicas

En soluciones cianuradas alcalinas aireadas la reacción de disolución es acompañada por la reducción del oxígeno.

O2 + 2H 2O + 4e- → 4(OH)-

El peróxido de hidrógeno formado es un fuerte agente oxidante, el cual puede tomar parte en las reacciones de oxidación posterior.

Reacción global de disolución

La reacción global puede ser descrita de acuerdo a la ecuación propuesta por Elsner:

4Au + 8CN- + O2 + 2H2O → 

4Au (CN)2- + 4OH-

Cinética de las reacciones

Los factores que afectan la velocidad de disolución del oro son: las concentraciones de cianuro y oxígeno, temperatura, pH, área superficial del oro expuesto, agitación, transferencia de masa y la presencia de otros iones en la solución.

Eficiencia de la lixiviación

Las extracciones obtenidas están en el rango de 50 a 85% y dependen de:

ν Grado de liberación del oro alcanzado en el tamaño de partícula.

ν Eficiencia de contacto entre la solución y el mineral, esto es función de la uniformidad de la solución de riego aplicada y de la homogeneidad en la pila de lixiviación.

ν La relación entre la velocidad de disolución y el tiempo de lixiviación.

Plan de acción para maximizar la recuperación de Au 

Las bajas recuperaciones de alrededor del 40% obtenidas en pruebas metalúrgicas iniciales hacían inviable el proyecto a pesar de los importantes recursos que contenía el yacimiento.

Este desafío originó la formación de un equipo multidisciplinario con las áreas de Geología, Mina, Planeamiento y Planta con la misión de maximizar la recuperación.

Después de un arduo trabajo el equipo logró caracterizar detalladamente litologías, alteraciones, mineralización y contaminantes, definiéndose las unidades gemetalúrgicas (UGM) del proyecto.

Con estas se desarrollaron más de 6,000 pruebas, entre pruebas rápidas (DLT, QLT y BRT), columnas y celdas piloto; identificándose las variables significativas que favorecen la recuperación, en función a la concentración de oro y contaminantes como el carbón, azufre y cobre.

Adicionalmente, las pruebas permitieron conocer las características físicas del mineral lográndose incorporar a las reservas materiales marginales y de baja permeabilidad para mejorar el perfil del proyecto.

Las pruebas Diagnostic Leaching Test (DLT) son ensayos especiales que tratan de un procedimiento sucesivo de ataques químicos que permiten indirectamente definir los minerales portadores de oro y tipificar la forma de su ocurrencia. 

Condiciones de las pruebas de cianuración:

Pruebas DLT

Estas consistieron en una serie de etapas de reacciones químicas secuenciales, alternando la lixiviación con cianuro de sodio para los metales preciosos, lo que permite conocer las asociaciones mineralógicas de estos.

Las pruebas DLT se ejecutaron a granulometría de 98% - malla 140 ASTM (106 μm). Las reacciones de disolución selectiva se efectuaron bajo la siguiente secuencia: lixiviación con solución al 1% de NaCN; ataque al ripio con solución de HCl al 5%, seguido de cianuración con solución de NaCN a concentración de 1850 ppm. Finalmente se realizó el ataque con agua regia cuyo ripio final se envía a análisis químico para medición de metales preciosos.

Pruebas QLT

ν Peso de muestra: 50 g.

ν Volumen de la solución: 150 ml.

ν Concentración de cianuro libre: 2,600 ppm.

ν Tiempo de agitación: 6 horas.

ν Granulometría: 90 % M-200.

Pruebas BRT

ν Peso de muestras: 2 Kg.

ν Volumen de solución: 3 L.

ν Concentración de cianuro (prueba estándar): 100 ppm.

ν Tiempo de agitación: 96 horas.

ν Granulometría: 100 % M-1/4”.

ν pH: 10.5.

Pruebas en columna

ν Columnas: 12” X 3 m.

ν Circuito abierto.

ν Concentración de cianuro libre en el riego: 100 ppm.

ν pH solución de riego: 10.5.

Resultados 

Con los resultados y análisis de las distintas pruebas realizadas, se evidenció lo siguiente:

ν Era necesario realizar un minado selectivo, debido a la presencia del carbón y sulfuros en algunas zonas del tajo.

ν La fragmentación del mineral favorece notablemente la extracción y optimización del ratio de riego.

ν Es posible procesar material con alto contenido de finos (dacita) realizando un blending adecuado con material competente.

ν Existen materiales que requieren mayor consumo de cianuro y esto se puede lograr con un curado. Además, el curado acelera notablemente la cinética de extracción del Au.

ν El ratio mínimo necesario para asegurar un buen riego es de 0.8 m3/Tn.

ν Era necesario mejorar la dosificación de cal in situ.

A continuación se muestran algunos de los resultados obtenidos:

Modelos de extracción

La extracción de oro está en función de la ley del mineral, este comportamiento es para todas las litologías.

La siguiente ecuación corresponde a un mineral tipo QSD.

% Ext. Au = 40.5226 + 33.8530 (R) - 15.9839 (R)2 + 35.9013 (Ley Au) - 0.0513 (Ley Au)2

Diferentes curvas de extracción en función de la ley del mineral para un mineral tipo QSD.  

Efecto Preg-Robbing

En la Lixiviación del Au, concentraciones mayores a 0.03 % TCM generan Preg-Robbing.

Justamente el proyecto presenta horizontes de carbón en capas potentes bien reconocidas y según los resultados a pesar que este material tenía leyes de Au aceptables para ingresar al pad, no debería ser procesado debido a las fuertes pérdidas que nos generaba.

Esto originó implementar en el laboratorio químico una línea de análisis de carbón y azufre. Definiéndose límites máximos aceptables de %TCM y S, para que ingresen al apilamiento.

Por su parte, las áreas de Mina y Geología definieron los siguientes controles:

a) Limpieza del proyecto de perforación.

ν Inicia con el reconocimiento de estructuras contaminadas a cargo del geólogo para la correcta limpieza (carbón en estratos, en relleno de fracturas, en canales de brechas, en labores informales, etc.).

ν Visado del geólogo antes del replanteo en campo de los puntos de perforación.

ν Se hace el cierre progresivo de áreas ya limpias para impedir su re-contaminación.

b) Discriminación de cargas explosivas según material.

Con los resultados del logueo de blast hole se realizan las siguientes coordinaciones:

ν BH1: carbón en la parte superior, se dispone baja carga explosiva en la base solo para controlar los pisos.

ν BH2: carbón en la parte intermedia, también se dispone baja carga explosiva en la base solo para controlar los pisos.

ν BH3: carbón en gran parte del taladro incluyendo el piso, no se dispone carga explosiva para evitar la proyección del carbón.

ν BH4: carbón en la parte inferior, no se dispone carga explosiva para evitar la proyección del carbón.

ν BH5: cuando el carbón se presenta solo en la base, se rellena el taladro para subir el nivel de fondo y posteriormente se carga con explosivo.

c) Estrategia de minado según geometría del cuerpo contaminado.

ν En caso de minado mineral-carbón, la guía es el contacto litológico.

ν El eje de minado debe coincidir con el contacto litológico, para evitar la contaminación de mineral limpio.

ν Si el ataque al frente de carguío es de manera fontal al nivel de carbón, el nivel de contaminación será mayor.

ν La secuencia de minado se realiza en dirección opuesta al buzamiento de la estructura.

ν Contar con equipos de dimensiones adecuadas para aplicar los procedimientos de selectividad.

ν Los frentes de selección se programarán solo para el turno día.

d) Capacitación a controladores de carguío y operadores de excavadoras.

ν Conocimiento de materiales o litologías asociados a problemas metalúrgicos.

ν Estandarización de las tolerancias de contaminación en la descarga.

Preconcentración

En el preconcentrando con zarandeo el Up Grade promedio para una malla de corte de 2” sería de 30%.

En general el oro se encuentra diseminado en partículas finas dentro del mineral; gran parte de la ganga está conformada por cuarzo y en poca proporción: caolinita, illita, pirofilita y montmorillonita. Los principales minerales metálicos ocluidos en la ganga son: goethita, pirita y rutilo. El Au esta principalmente en las goethitas. 

Incremento de extracción del Au

En la Figura 10 se observa curvas de extracción a diferentes concentraciones de cianuro. Para este material concentraciones entre 500 y 1000 ppm de CN tienen efectos similares.

Se puede apreciar que a mayor concentración de cianuro la cinética de lixiviación incrementa. Esto nos permitió implementar operativamente los curados (riegos temporales con altas concentraciones de cianuro), lo cual nos favoreció reduciéndonos los ratios y ciclos de riego.

En algunos materiales además del incremento de la cinética se observó un ligero incremento de la extracción de Au.

La reducción de tamaño favorece el incremento de extracción de Au conforme se tiene leyes de Au más altas.

La reducción de tamaño también favorece la cinética de lixiviación.

Se desarrolló un plan para mejorar la fragmentación en coordinación con Mina (ver Figura 11). 

Realizando las variaciones de los parámetros de perforación y voladura se incrementa el porcentaje < 1”. 

En la Figura 12, se evidencia una mejora en la extracción a medida que va reduciéndose la ley de los ripios.

Conclusiones

Se incrementó significativamente la recuperación con valores promedio de 73.7% a nivel de celdas industriales.

Recomendaciones

Se debe continuar con los estudios de caracterización de los minerales del yacimiento.

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