Dra. Ingrid Gacés M./Universidad de Antofagasta MINERA MANTOS BLANCOS 3.1 GENERALIDADES La Empresa Minera de Mantos Blancos S.A., con su División Mantos Blancos, opera las minas y plantas de beneficio de Cobre de Mantos Blancos, ubicada a 45 Km al noreste de Antofagasta, a corta distancia de la carretera que une esta ciudad con Calama y Chuquicamata, vea mapa ubicación Figura N°3.1. Este yacimiento conocido desde 1913 estuvo inexplorado durante 40 años, debido a la irregularidad de la mineralización y a la falta de un método apropiado para extraer económicamente el cobre contenido en los minerales de atacamita de baja ley. FIGURA N°3.1: Ubicación geográfica de la Empresa Mantos Blancos, a 45 Km al noreste de Antofagasta, sobre el Trópico de Capricornio. Mineral conocido desde 1913. INDUSTRIA DEL COBRE Pag. 16 denominado Nora Marina. que contempla la extracción de 637 millones de toneladas de roca total. Los minerales de cobre oxidado. calcopirita y covelina. aplicable sólo a mineral súlfuro. poco selectivo en cuerpos irregulares./Universidad de Antofagasta En el año 1979 habiéndose detectado suficientes reservas de minerales sulfurados. Las dimensiones finales del rajo Santa Bárbara.000 toneladas de mineral súlfuro. serán de 2600 m de largo. posteriormente.000 ton de súlfuros de cobre.500.1 mina rajo abierto En 1993 se aprobó el proyecto rajo Santa Bárbara. en un gran rajo. en los cuerpos mineralizados más profundos por ser más productivo y más seguro. Ingrid Gacés M. actualmente la planta mensualmente trata 350.000 toneladas de estéril. y en los límites externos de ésta una zona de pirita que ocasionalmente puede estar asociada con calcopirita. con una ley de 1.2 mina subterránea El método de explotación usado en la mina subterránea es el Sublevel Stopping con tiros de gran diámetro. como equipos. con una profundidad de 504 m. con predominio de los dos primeros. la que combina los distintos rajos existentes y la mina subterránea.3 EXTRACCION MINERA En 1959 se inició la explotación con una mina rajo abierto para extraer sólo minerales oxidados. 17 . en 1978 se descubrió el sector principal de minerales sulfurados. 3. 3. se reinició el uso del método Sublevel Stopping con Long Blast Hole.2 GEOLOGÍA El yacimiento de cobre y plata de Mantos Blancos está encajado en una secuencia de rocas volcánicas ácidas de edad triásica. bornita. con dimensiones variables de baja ley. 3. requiere una menor preparación de desarrollo y presenta mayor seguridad tanto para personas. A partir de 1994 se inicia la expansión de sus operaciones. por 1300 m de ancho.3. se iniciaron los primeros trabajos de minería subterránea en el sector Sorpresa. La mineralización corresponde a cuerpos irregulares de óxidos y súlfuros de cobre con contenidos importantes de plata. para el tratamiento de los minerales oxidados.27 % en Cobre insoluble y se removieron 346. se presenta bornita y calcopirita. En 1996 se extrajeron 1. Los súlfuros de cobre presentes en el yacimiento son calcosina. que contempló el uso de extracción por solventes y electro-obtención (SX/EW). En su parte inferior-lateral. cuyo principal objetivo es disminuir costos de operación y obtener un producto de mayor calidad (cobre electrolito). con predominio de atacamita y crisocola. 3. En 1988. que consiste en la expansión de la operación minera actual. En 1974. las que se dividen en 43 millones de ton de mineral óxido. con el Proyecto Santa Bárbara.3. Este método es altamente productivo. 64 millones de ton de mineral súlfuro y 530 millones de ton de estéril. Estos se presentan como cuerpos irregulares de forma lenticular subparalelos a la estratificación. con una zona central-superior de alta ley en calcosina y bornita. INDUSTRIA DEL COBRE Pag. Esta planta fue ampliada en 1985 y 1993. se presentan comúnmente en la zona superior de los cuerpos de súlfuros o asociados a zonas de fallas y de fracturamiento intenso.Dra.000 ton mes. se decide la construcción de una concentradora para una capacidad de 120. En Noviembre de 1995 se puso en marcha el proyecto. que entra en operaciones en 1981. 18 . La pulpa de mineral molido a un tamaño de 50% bajo 74 micrones. De esta forma se logra recuperar sobre el 80% del agua utilizada en la etapa de flotación./Universidad de Antofagasta FIGURA 3. es 3 enviada a Flotación Rougher. 3.2: Diagrama esquemático que presenta la dirección que toma el mineral oxidado y sulfurado extraído de la mina. El concentrado final obtenido en la columna contiene 38 a 45% en cobre y 500 gramos de plata por toneladas. compuesta por once celdas de 1500 pies . La cola 3 de la columna pasa a flotación Scavenger en tres celdas de 1000 pies el concentrado obtenido pasa a remolienda y el relave al primer banco de flotación rougher óxido.25% de cobre oxidado soluble y 17 gramos de plata por tonelada. Este concentrado es espesado y luego filtrado en dos filtros de banda horizontal de 12 m2 cada uno. con leyes promedio de 1.15% de cobre y 0.Dra. La cola del circuito Arena es bombeada junto con el material fino de la cola rougher. espesado y filtrado en tres filtros de banda horizontal de 100 m cada uno. que luego es alimentado a cuatro molinos de bolas. El mineral proveniente de las minas es reducido de tamaño en la etapa de chancado grueso y fino. se realiza la concentración de súlfuros incluyendo una flotación primaria en celdas convencionales.500 toneladas métricas por día. tres unidades Marcy un Allis Chalmer. para ser procesado. cuya cola final es enviada a planta de relaves. En una primera etapa. remolienda del concentrado y posteriormente la flotación de limpieza columnar. hasta el circuito de flotación óxidos. Existe un quinto molino que es alimentado con material ya molido de los tres molinos Marcy. logrando un producto de 96% bajo ¼'. Ingrid Gacés M. 2 El relave final es clasificado.4 PLANTA DE TRATAMIENTO DE MINERALES SULFURADOS La Planta de súlfuros beneficia 11. lo que INDUSTRIA DEL COBRE Pag. La flotación de limpieza se realiza en una celda columna cilíndrica de 10 pies de diámetro y 40 pies de altura. compuesta de 20 celdas de 500 pies3. /Universidad de Antofagasta conlleva a un consumo de agua fresca de 0. Dado que el mineral sulfurado. La cola de flotación sigue el circuito de desimpregnación en contracorriente. El concentrado obtenido es espesado v almacenado para su posterior transporte. INDUSTRIA DEL COBRE Pag. éstos se tratan mediante una flotación sulfidizante. donde son sometidos a un proceso de lixiviación por agitación con ácido sulfúrico concentrado en cuatro agitadores. Con el objeto de recuperar el cobre sulfurado que trae el concentrado óxido. que produce concentrados con 15% de cobre oxidado.F. la pulpa lixiviada es flotada en un circuito de flotación ácida Rougher y Scavenger. Ingrid Gacés M. 19 .Dra. contiene una cantidad importante de cobre oxidado. el tranque de relaves en tamaño es comparativamente más pequeño que los utilizados tradicionalmente. mientras que la descarga de borras y arenas van a descarte a la pampa. es enviada a los procesos hidrometalúrgico de la planta de óxidos. constituyendo uno de los consumos de agua fresca más bajos conocidos para este tipo de planta concentradoras. Producto de lo anterior.40 m3 /ton métricas de mineral tratado en el concentrador.3: Vista de las celdas de flotación de la planta de súlfuros. La solución cúprica del rebalse. 3 3 compuesta por una celda del tipo Jameson de 80 pies y celdas convencionales de 50 pies . CCD. FIGURA Nº3. L. donde es enviada a los espesadores. los cuales son espesados y enviados directamente a las instalaciones de una planta de lixiviación v flotación ácida. 7 m de diámetro. 20 .2 m de largo y 2..4: Diagrama que representa las etapas que sigue el mineral proveniente de la mina. FIGURA Nº 3. El proceso de aglomeración utiliza ácido sulfúrico fresco y refino.5 PLANTA DE TRATAMIENTO DE MINERALES OXIDADO 3. La etapa de aglomeración está diseñada para tratar 4.87 %.000. sus dimensiones son de 8. en que se tratan los minerales proveniente de la mina. estos tambores tienen una velocidad de agitación de 6. y que es procesado para obtener cátodos de cobre y concentrado de cobre. El proceso de aglomeración tiene por objetivo aumentar la velocidad de cinética de reacción y además aglomerar partículas muy finas.p. con un contenido promedio de cobre soluble de 0.4 r. Ingrid Gacés M.000 toneladas secas por año de mineral.Dra.5: Diseño de la planta de chancado primario./Universidad de Antofagasta FIGURA Nº3. como productos terminales de la Minera Mantos Blanco. INDUSTRIA DEL COBRE Pag.5.1 Chancado y aglomeración El mineral proveniente de mina es reducido en un chancador primario Allis-Challmer de 36” y 42” x 65”. para proporcionar la humedad requerida al mineral de lixiviación que entra a las bateas. 3. Este proceso se realiza en dos tambores paralelos donde el producto contiene alrededor del 13% de humedad. Este producto es enviado por correas transportadoras a la planta de chancado fino de óxidos donde el material es reducido de tamaño.m. con un ángulo de inclinación de 5º. Con esto se obtiene una solución resultante que es la llamada solución rica (PLS).0 Hrs. Lixiviación con Refino 42.0 Hrs. 108. Por esto la disolución de cobre se produce en la fase de lixiviación intermedia y la recuperación de cobre es maximizada por la lixiviación con refino. 3./Universidad de Antofagasta 3.5. 21 . Los ciclos promedios para el proceso de lixiviación en bateas son: Carguío de Bateas 7.5 Hrs. Una de las modificaciones que se le han hecho a este proceso.3. obteniéndose así la solución intermedia y ripios finales. Primer Avance 0. Lixiviación en Solución 42. 20 m de largo y 7 m de alto con una capacidad de 830 m3. Lixiviación en bateas Las dimensiones de las bateas son de 20 m de ancho. Drenaje de Bateas Descarga de Bateas Mantención de Bateas Tiempo Total 6.5.0 Hrs.5 Hrs. El núneral aglomerado es contactado con una solución de lixiviación intermedia (IS) y posteriormente con refino como solución lixiviante.Dra.0 Hrs. en que se tratan los minerales proveniente del chancado primario. las reacciones químicas que describen la disolución de estos minerales son: Lixiviación de Crisocola: CuO SiO2 H2O + H2SO4 == CuSO4+ SiO2 + H2O Lixiviación Atacamita: CuCl2 3Cu(OH)2 + 3H2SO4 == 3CuSO4 + CuC12 + 6H2O FIGURA Nº 3. En la etapa de lixiviación intermedia se contacta el mineral fresco aglomerado con una solución intermedia que se ha producido en la etapa de lixiviación con refino. El refino proveniente de la operación de extracción por solventes es usado para una lixiviación secundaria del mineral.0 Hrs. implicando el contenido de grandes cantidades de sólidos finos.6: Diseño de la Planta de chancado secundario. producto de que la solución ha tratado mineral fresco recién aglomerado. INDUSTRIA DEL AMBIENTE COBRE Y MEDIO COBRE Pag.2. es el tipo de flujo que se utiliza (actualmente paralelo) y la división en dos etapas. La etapa siguiente es de clarificación o remoción de sólidos. Ingrid Gacés M. Para la cantidad tratada en el proceso de aglomeración se necesitan de 12 bateas.0 Hrs. Lixiviación Los minerales de cobre que se lixivian son principalmente crisocola y atacamita. 1. 10. Un déficit puede provocar un aumento de las pérdidas de cobre. 22 . a través de los residuos del circuito CCD. desde donde es impulsado al tranque de relaves de la concentradora.8: Vista de la Planta LF ./Universidad de Antofagasta 3. Un exceso en esta reposición causa un desequilibrio difícil de resolver en el circuito de lixiviación en bateas y extracción por solventes. La pulpa de las celdas es impulsada luego al circuito CCD. Esta agua es la principal reposición a la planta de óxidos y debe ser monitoreada cuidadosamente.F. la pulpa lixiviada es conducida a un banco de celdas de flotación donde los súlfuros son recuperados y enviados al espesador final.F. Ingrid Gacés M. debido a esto.CCD INDUSTRIA DEL COBRE Pag. Los ripios de lixiviación por agitación presentan súlfuros de cobre. donde es lixiviada por agitación con ácido sulfúrico en dos estanques durante dos horas.6 PLANTA L. La pulpa espesada es impulsada por gravedad a la planta L. FIGURA Nº3. En el último espesador el residuo es llevado por impulso a un estanque de traspaso. El último espesador CCD. aquí el cobre es separado de los sólidos en un circuito de espesadores que opera en contracorriente. es alimentado con agua fresca para lavar los sólidos.Dra. Entre 15% y 20% fluctúa la ley de cobre del concentrado de óxido que se produce al procesar los relaves del proceso de flotación de Sulfuros. para disolver el 98% del cobre contenido en el concentrado. El rebalse del primer espesador se dirige a la etapa de clarificación. Esto se envía a la planta de óxido donde es espesado hasta un 45% de sólido. donde se une con la solución rica de lixiviación en bateas. INDUSTRIA DEL COBRE Pag. se descartan los sólidos sedimentados en los clarificadores.7 CLASIFICACIÓN Las soluciones lixiviantes cargadas con cobre que vienen de la operación de lixiviación en batea. En la etapa inicial de mezcla existe una transferencia de masa selectiva de cobre desde la fase acuosa (PLS). El electrolito rico que proviene del circuito de extracción por solventes alimenta al circuito de electro-obtención. Estos equipos están disecados para controlar el contenido de sólidos cuando hay condiciones de sólidos v finos variables. Esta operación se realiza en un equipo de gran tamaño llamado “mezclador-decantador”. a la fase orgánica (oxima aromática + kerosene) aquí se produce la extracción del cobre desde PLS. Estos sólidos deben de removerse antes de la etapa de extracción por solventes. El sentido de la reacción química se puede invertir mediante el contacto de la fase orgánica. La zona de reacción cuenta con un agitador de velocidad variable que permite diferentes grados de agitación de la pulpa. Una opción para ayudar a la operación es la adición de una pequeña dosis de floculante en la tubería de entrada. contienen cantidades importantes de sólidos finos./Universidad de Antofagasta 3.p. La adición de floculante del tipo Magnafloc 351 y descarte de decantados se realiza a través de control automático. La reparación del flujo hacia los equipos es realizada uniformemente. El mayor flujo relativo de decantados que es recirculado atrapa los sólidos variables contenidos en los flujos que ingresan. con una solución fuerte de ácido sulfúrico. la solución rica en cobre que viene de la lixiviación se contacta en contracorriente e íntimamente con una oxima aromática disuelta en kerosene de alto punto de inflamación. adecuado para la extracción por solventes. 23 . Ingrid Gacés M. 3. la densidad de la pulpa dentro de la zona se mantiene desde 10 a 30 g. En función de la densidad de la pulpa en la zona de reacción. El cobre es transferido nuevamente hacia la fase acuosa obteniéndose un electrolito rico que es la alimentación pura al proceso de electro-obtención. Se han incluido dos reactores clarificadores Eimco de 4.l.Dra.8 bEXTRACCIÓN POR SOLVENTES En esta operación de extracción por solventes. ·Extracción: CuSO4 + 2RH == R2Cu + H2SO4 CuCl2 + 2RH == R2Cu + HCl ·Re-extraction: R2Cu + H2SO4 == CuSO4 + 2RH R: Representa al extractante 3. Con ese fin el cobre es descargado o re-extraído de la fase orgánica al mezclarse con el electrolito pobre de la nave de electro-obtención.9 ELECTRO OBTENCION En la etapa de purificación y recuperación. el flujo máximo que puede tratar es de 600 m3 /h cada uno. para poder controlar el contenido de sólidos de la alimentación que va a extracción por solventes.8 m de alto y diámetro de 15 m. esto es antes que se bifurque la línea de PLS que alimenta a los clarificadores. El cobre se deposita sobre los cátodos permanentes en un ciclo nominal de 7 días. Al final del ciclo de depositación. pesan y enzunchan. La lámina madre se devuelve a las celdas de electro-obtención para un nuevo ciclo de depositación de cobre. para minimizar esto.99% de cobre. La evolución de oxígeno en la superficie del ánodo genera una neblina ácida altamente corrosiva y nociva en la parte superior de las celdas. y se envían a la máquina lavadora y despegadora de cátodos. calcio y estaño.9: Vista de la Planta de molienda primaria y secundaria INDUSTRIA DEL COBRE Pag. Otro problema asociado a la liberación de oxígeno es el desprendimiento de escamas de óxido de plomo. de 19 por vez. Ingrid Gacés M. que se depositan en el fondo de la celda. los cátodos están constituidos de una lámina de acero inoxidable./Universidad de Antofagasta La reacción de electro-obtención es realizada en celdas electrolíticas altamente resistentes al ácido. mediante operación de despegue. FIGURA Nº3. construidas de concreto y contiene múltiplos pares de ánodos constituidos por una plancha laminada de aleación de plomo. Existe un ánodo más que cátodos. los cátodos se retiran de la celda.Dra. Posteriormente los depósitos de cobre se remueven mecánicamente de los cátodos permanentes. para depositar el cobre uniformemente por ambos lados del cátodo. estos depósitos se apilan. En la etapa de lavado los depósitos de cobre son lavados con agua caliente para remover algún remanente de electrolito u otro contaminante que pueda adherirse a la superficie del cobre. se ponen múltiples cepas de bolitas de polipropileno sobre la superficie de la celda de electro-obtención para estimular la coalescencia de las pequeñas gotas del electrolito. Los cátodos obtenidos de este proceso tienen una pureza de 99. por esto se realiza una detención periódica y limpieza total de la celda para minimizar la contaminación del producto final de cobre con plomo. 24 . Dra./Universidad de Antofagasta FIGURA Nº3. 25 .10: Vista dgeneral la Planta de chancado FIGURA Nº3.11: Vista de la Planta de aglomeración INDUSTRIA DEL COBRE Pag. Ingrid Gacés M. 12 Vista de la s bateas de Lixiviación FIGURA Nº3. 26 . INDUSTRIA DEL COBRE Pag.Dra.13: Vista de la extracción del mineral agotado la Planta de lixiviación. Ingrid Gacés M./Universidad de Antofagasta FIGURA Nº3. /Universidad de Antofagasta FIGURA Nº3. y pilas de lixiviación. en la cual se observan las soluciones lixiviadas. dump leach. INDUSTRIA DEL COBRE Pag. Ingrid Gacés M. 27 .14 Vista de la preparación del terreno para recoger las soluciones lixiviadas.Dra. Ingrid Gacés M./Universidad de Antofagasta FIGURA Nº3.Dra.15: Vista de la la Planta de extracción por solvente.16: Vista de la Nave de Electroobtención. EW INDUSTRIA DEL COBRE Pag. SX FIGURA Nº3. 28 . 10 REFERENCIA Informe Técnico Mantos Blancos 1996 INDUSTRIA DEL COBRE Pag. Ingrid Gacés M.Dra./Universidad de Antofagasta 3. 29 .