ARTÍCULO

Recuperación de antimonita a partir de desmontes - pasivos ambientales de la empresa minera La Codiciada

 

 

Ing. Eduardo Solís Ruiz

esolruiz@hotmail.com
esoliz@umsa.bo
Instituto de Investigaciones Metalúrgicas y Materiales
Carrera de Ingeniería Metalúrgica y Materiales UMSA

Ing. Policarpio Pucho Bautista

policarpiopucho@hotmail.com

 

 

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RESUMEN

Los minerales extraídos de interior mina ofrecen una rentabilidad acorde con los costos de extracción y la ley de cabeza del mineral a recuperar.

La recuperación de antimonita a partir de Desmontes - Pasivos Ambientales ubicados en el Límite del cantón Morococala provincia Pantaleón Dalence del Departamento de Oruro, y el cantón Challviri de la provincia Alonzo de Ibáñez del Departamento de Potosí, requiere un tratamiento metalúrgico cuyos costos de extracción ya fueron realizados.

Las leyes de cabeza de los Desmontes, de las zonas trabajadas varían entre 0.5 - 4.63 % Sb entre sulfuros y óxidos cuyo volumen asciende a 21 924.73 m³, cubriendo un área aproximada de cinco hectáreas.

La preconcentración en jigs, mesas y la flotación directa reportan buenos índices de calidad en los productos así como recuperaciones finales del orden del 70%.

Los productos finales de comercialización alcanzan los 64.13 % Antimonio (Sb).

Las colas finales contienen entre 0.86 - 0.89 % Sb, los óxidos promedian los 2.97% Sb.

La flotabilidad de la antimonita de los Desmontes - Pasivos Ambientales se encuentra a pH 6.48.

Los estudios de difracción, fluorescencia de Rayos X y mineragráficos nos indican la presencia de óxidos de antimonio, que se van formando por la alteración parcial de los sulfuros en óxidos.

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1 INTRODUCCIÓN

Al igual que en la mayoría de los metales, el precio del antimonio experimentó en 1994 una fuerte recuperación, con un 137.7 % de incremento respecto al año anterior, y una tendencia a subir, con una cotización media en diciembre de 1994 de 660.94 $us/TMF.

Los precios del Antimonio (ver figura 1), se vienen incrementando a partir del 2001 a la fecha la cotización es de 5 862.00$us/TMF

Figura 1. Curva de Cotización de Antimonio

 

2 IDENTIFICACIÓN DE LOS DESMONTES

El tiempo de exposición al medio ambiente de estos Desmontes - Pasivos Ambientales son aproximadamente de 50 años.

De acuerdo a los datos "in situ" de los volúmenes existentes de los Desmontes - Pasivos Ambientales de la Empresa Minera la Codiciada estos suman un total aproximado de 30 000.0 toneladas, con leyes que varían entre los 0.5 a 4 % Estos valores de antimonio muestran la gran importancia económica que tienen el procesarlos de manera eficiente.

En nuestro país existen desmontes de antimonita con contenidos muy significativos de antimonio, para ser estudiados

Por tanto, La Empresa Minera La Codiciada posee enormes recursos minerales en sus Desmontes antiguos, y para que estos pasen a ser colas, es necesario en primer lugar desarrollar la tecnología apropiada que permita la recuperación de concentrados de Antimonita, de la manera más eficiente.

De ahí, que los aspectos mencionados han constituido el interés principal para elaborar en el Instituto de Investigaciones Metalúrgicas y de Materiales, un proyecto de recuperación de minerales a partir de Desmontes - Pasivos Ambientales, con la finalidad de encontrar soluciones técnicas a los problemas que plantea la recuperación de los valores de antimonio contenidos en los diferentes Desmontes - Pasivos Ambientales de la empresa minera La Codiciada y diseñar un flujograma de tratamiento apropiado para su recuperación, en base a los cuales se estudie la factibilidad técnica-económica de explotación de dichos recursos minerales, constituyéndose el presente trabajo en un aporte para la remediación Medio Ambiental en este sector.

 

3. DESARROLLO DEL PROCESO METALÚRGICO

Para cumplir con esta finalidad, se han diseñado dos flujogramas de experimentación (Figuras 1 y 2).

Figura 2. Flujograma de Recuperación de Antimonita con Preconcentración en Jigs, Mesas y Flotación de los Productos

Figura 3. Flujograma de Recuperación de Antimonita por Flotación y Tratamiento de Colas

 

4. CARACTERIZACIÓN DE LOS DESMONTES

4.1 Análisis por Fluorescencia de Rayos X

El espectro anterior muestra la presencia de fe, Zn, Pb, As y otros elementos, en el mineral de desmontes, información que posteriormente deberá ser cuantificada para fines de limpieza o recuperación.

 

5. ELEMENTOS DETECTADOS CON ESTIMACIÓN DE CONTENIDO

MAYORITARIOS (>2%)             Sb, Si, K, Al, Fe.

MINORITARIOS (0.1~2%) Pb, As, Ti. TRAZAS (<0.1%) Zr, Sr, Zn, Cu, P, Ca, W, Mg.

NOTA.- El elemento Cr registrado corresponde a radiaciones del Tubo de rayos X, por lo que no es posible diferenciar la presencia en la muestra.

5.1 Análisis Químico

5.2 Estudio Microscópico

Las muestras de cabeza de los desmontes presentes en diferentes tamaños, fueron observadas en un microscopio estereoscópico (IIMETMAT), donde se tomaron las Fotomicrografias 1 y 2.

FOTOMICROGRAFIA 1 (Aumento: 20 X)

El grano de antimonita (At) se encuentra recubierto con estibiconita (Oc), mostrando partes de (At), que se puede apreciar por la rotura del (Oc).

FOTOMICROGRAFIA 2 (Aumento: 20 X)

Se observa libre el ocre de antimonita (Oc) después de realizada la conminución de la partícula de (Oc) y (At), se observa partículas mixtas junto a (At).

 

6. ANÁLISIS MINERAGRÁFICO (IGEMA) 6.1 Grado de Liberación de la Estibina

Realizado el conteo entre partículas de estibina libre y asociada se obtiene la siguiente relación:

6.2 Grado de Liberación del Óxido de Antimonio

Del estudio mineragrafico realizado en el IGEMA se reportan las fotomicrografias 3 y 4.

FOTOMICROGRAFIA 3

Partícula mixta entre estibina (Stb) y óxido de antimonio (Ox-Sb).

FOTOMICROGRAFIA 4

Posibles partículas de óxidos de antimonio (Ox-Sb) y estibina libre (Stb). Aumento 100 X.

Otros minerales que forman parte de la ganga corresponden a óxidos de hierro, pirita y escasa baritina.

 

7. RESULTADOS

7.1 Recuperación de Antimonita preconcentrada en Jigs y Mesas

Tabla 1. Balance Metalúrgico de la Preconcentración en Jigs

-   El % peso total de los preconcentrados (PK1, PK2 y PK3) es de 29.95%

-   La ley promedio de los PKs, es de 3.03 % Sb aproximadamente.

-   La recuperación promedio de los PKs es de 55.13%.

-   Las colas representan el 26.42 % con una ley del 1.05 %Sb.

7.1.1 Preconcentración en Mesas Fracción menos 20 mallas

Esta fracción para ser tratada previamente es clasificada a 100 mallas, obteniéndose dos fracciones, la -20 +100 mallas y la -100 mallas, para luego ser tratadas separadamente.

7.1.2 Fracción menos 20 mallas, mas 100 mallas

La recuperación de antimonita de esta fracción se la realiza en mesas oscilantes de concentración gravimétrica cuyo balance metalúrgico se muestra a continuación.

Tabla 2 Balance Metalúrgico de Mesas, Fracción -20+100 mallas

-   El % peso del preconcentrado de mesa 2K, representa el 4.59%, y tiene una ley del 20.14 %Sb.

-   La recuperación del producto 2K, es del 39.45%.

7.1.3 Fracción menos 100 mallas

Esta fracción es procesada en mesas para recuperar la antimonita fina presente en el mineral, cuyo balance se muestra en la Tabla 3.

Tabla 3 Balance Metalúrgico en Mesas de la Fracción -100 mallas

7.1.4 Flotación de los Preconcentrados de Jigs y Mesas

Tabla 4 Balance Metalúrgico de Flotación con Pb (NO₃)₂

-  El por ciento peso de las espumas de flotación no sufre mucha variación y esta entre 2.5 y 3.0 % aproximadamente.
-  Las espumas, contienen 52.36 % Sb.
-  La recuperación total representa el 65.77 %, considerando las Espumas - 2 Limpieza , NF-2 Limpieza y NF-1 Limpieza.

7.2 Recuperación de Antimonita por Flotación y Tratamiento de Colas

Condiciones de Operación Flotación con Pb (NO₃)₂

- % Sólidos = 30
- Activador Pb (NO3)2 = 500 g/t
- Colector Z-6 = 200g/t
- Espumante DF-1012 = 150g/t

Los resultados del proceso de flotación se encuentran en los balances metalúrgicos correspondientes a cada una de las pruebas realizadas.

Procesando los datos de la Tabla.5, que nos muestra los valores obtenidos de pH y % R, se obtienen los gráficos correspondientes a la flotabilidad del mineral de antimonita a partir de desmontes, los cuales pueden ser observados en las Figuras: 4, 5 y 6.

Tabla 5. Datos de las Pruebas Realizadas

Figura 4. Grafica pH Versus % Recuperación

Figura 5. Curva pH Versus % Antimonio Colas

 

 

7.2.1 Obtención de la Grafica % Recuperación Versus pH

La grafica es obtenida utilizando resultados de los balances metalúrgicos de las pruebas realizadas.

- La figura 4 muestra que la mayor recuperación se encuentra en un pH = 6.48, con un 65 % de Recuperación.
- La menor recuperación se obtiene a pH 11.90
- La zona que reporta las mayores recuperaciones de antimonita se encuentra en la zona casi neutra, entre pH 5 - 6.5.

7.2.2 Obtención de la Grafica % Antimonio en las Colas Versus pH

-  La grafica es obtenida utilizando resultados de los balances metalúrgicos de las pruebas realizadas.

-  La flotación a pH 11 nos da el mayor porcentaje de antimonio en colas.

-  La menor cantidad de antimonio en las colas 2.47 % Sb, está a un pH de 6.48.

-  Realizado el ajuste se obtiene la Figura 5, y se puede observar el valor máximo de recuperación.

7.2.3 Obtención de la Grafica % Antimonio en las Colas Versus % Recuperación

La grafica es obtenida utilizando resultados de los balances metalúrgicos de las pruebas realizadas.

- La Figura 6 muestra la representación de la ecuación exponencial la cual se ajusta más a los valores experimentales encontrados.

7.3 Recuperación de Antimonita de las Colas de Flotación utilizando Mesas

Incluye las etapas de clasificación y contenido de antimonio, según el flujograma de la Figura 3.

Los resultados del proceso de recuperación en mesas se muestran en el Balance Metalúrgico General de la Tabla 10.

-  Otros productos como son los K-mesas y Ks-mesas, contienen entre 5.63 y 2.68 % Sb

-  Las colas finales del proceso combinado de flotación-mesas contienen entre 0.89 y 0.86 % Sb.

Balance General del Proceso de Flotación y Mesas

Tabla 10. Balance General del Proceso de Flotación y Mesas

 

8. CONCLUSIONES

Tratamiento en Jigs y Mesas

-  La reducción hasta 20 mallas produce grano fino mayor al esperado, debiendo preconcentrarse a un tamaño de grano mayor a 20 #,

-  La reducción menor a 20# no responde favorablemente a la preconcentración gravimétrica en Jigs.

-  La ley de cabeza a Jigs reporta 1.53 % Sb, debido principalmente a la reducción de tamaño que sufre la antimonita así como los óxidos de antimonio presentes en la muestra, que pasan a enriquecer las fracciones finas.

-  El contenido de Sb en las colas Jigs, aun después de haberse realizado tres limpiezas o pasos, no es el que se esperaba, debiendo estar estas por debajo del 1% de antimonio.

-  El producto Ks y cola de la fracción +100 mallas del paso por mesas, prácticamente son casi similares en sus leyes y podrían ser considerados como un solo producto.

-  Los preconcentrados 2K-1 y 2K-2, de la fracción -100 mallas podrían ser almacenados separadamente para decidir su tratamiento posterior.

Flotación de los Preconcentrados de Jigs y Mesas

-  Las espumas de flotación contienen algo de plomo y arsénico, los mismos que contaminan el concentrado que va a ser comercializado.

-  Las espumas de flotación alcanzan los 52 % Sb, después de dos limpiezas, pudiendo subir más en ley si se realizan limpiezas complementarias.

-  Para lograr concentrados de espumas de flotación después de las limpiezas requeridas con contenidos mayores al 60 % Sb, es necesario estudiar como separar las impurezas de Pb-As-Cd y otros. Una de estas formas y la más directa puede ser la implementación del rango óptimo de flotación a pH 6.48, obtenido en el presente trabajo de investigación.

Flotación del Mineral de Desmontes - Pasivos Ambientales

Análisis Granulométrico

Los contenidos de Sb en las muestras M1 - M2

-  muestran contenidos altos en la fracción menor a 65 mallas razón por la cual la reducción de tamaño en molienda debe ser conducida a este tamaño.

-  La mayor cantidad de Antimonio corresponde a sulfuros, sin embargo la cantidad de antimonio en los óxidos es también representativa.

-  Los contenidos máximos de antimonio en el análisis granulométrico se encuentran en rangos menores a -200 mallas, según los análisis de difracción de Rayos X. Estos materiales son óxidos, los mismos que ofrecen resistencia a la flotación de sulfuros.

Molienda del Mineral de Desmontes Pasivos Ambientales

-  El tiempo de molienda apropiado hasta alcanzar un buen porcentaje de material molido menor a 65 mallas, es de 40 minutos.

-  Alcanzar un 100 % de fracción menor a 65 mallas se logra linealizando la curva.

-  En planta el control se logra diseñando un circuito cerrado de molienda y clasificación.

Acondicionamiento y Flotación

-  La curva de la Figura 4 nos muestra que existe mayor recuperación en rangos de pH ácido que en rangos de pH básico.

-  Los NF-1L, NF-2L deben ser reciclados al proceso de limpieza. Los altos contenidos de antimonio en colas se debe a la presencia de óxidos de antimonio como la (cervántica, estibiconita, valentinita, senarmontita y otros óxidos de antimonio).

-  Los materiales oxidados no flotan con los reactivos utilizados para la flotación de sulfuros, estos por su contenido en antimonio deben volver a las diferentes etapas del circuito propuesto.

-  La flotación de Desmontes - Pasivos Ambientales se deberá realizar a un pH de 6.48 obteniendo concentrados con altos contenidos de antimonio (64.31% Sb), después de realizar las limpiezas de las espumas rougher, controlando en todas las etapas el pH de flotación.

-  Para obtener la mejor recuperación se debe optar por todo el proceso metalúrgico que se muestra en la Figura 3.

-  Las espumas de flotación con 64.31 % Sb serán comercializadas como concentrados de antimonio de grado A, de mucha aceptabilidad en el mercado internacional de minerales y metales tanto del mercado de New York, como de Londres,.especialmente por el bajo contenido de impurezas.

-  Los productos de la Tabla 10 con leyes entre 2.68 - 5.63 % Sb, considerados mixtos sulfuros

óxidos deberán volver a la etapa de acondicionamiento para ser flotados y concentrados por este método.

-  La recuperación parcial de esta fase es de 47.85%, considerando la % R de 47.66 de la etapa de flotación-mesas de 23.92% (47.85/2), se tiene una recuperación final del 70% (47.85+23.92).

-  Las colas del proceso en la tabla 10 por su contenido de % Sb de 0.86 - 0.89 son consideradas colas finales y deberán ser almacenadas en un dique de colas para evitar su impacto al medio ambiente.

-  Las colas representan un 26 % en peso.

-  Las flotaciones a pH básicos aumentan el contenido de Sb en las colas, por tanto es mejor flotar a pH casi neutros.

-  El mayor porcentaje de recuperación se logra a pH de 6.48, donde el % Sb en las colas es menor.

-  El contenido de las colas es 2.47 % Sb en ambientes ácidos y en ambientes básicos de 5.85 % Sb.

Tratamiento Non Float (Colas) en Mesas

-  La fracción -40#, +20um muestran un alto contenido de 7.65 % de Sb para tal efecto se deberá caracterizar el contenido de óxidos como de sulfuros de Sb.

-  Para la recuperación de antimonio se debe considerar Flotación - Mesas para alcanzar un mayor porcentaje de estos.

Recuperación de Antimonita de las Colas de Flotación Utilizando Mesas

-  Las colas con menos contenido de Sb corresponden a la fracción +100#, 3% de Sb como cabeza.

-  Las colas más altas corresponden a las fracciones -100# con 3% Sb como cabeza.

Limpiezas de la Flotación de Antimonita a Partir de Desmontes

-  Para alcanzar 64.31 % Sb se deben realizar 3 limpiezas de flotación.

-  El % peso de las espumas es de 2.65 % del flotado del mineral de Desmontes.

-  Por los resultados alcanzados las colas deben ser retratadas para mejorar el porcentaje de recuperación.

Balance General del Proceso de Flotación y Mesas

-  El flujograma de la figura 3 es el que mejores % Recuperación nos reporta.

-  La recuperación total es suma de las recuperaciones parciales en cada una de las etapas del proceso.

 

9 RECOMENDACIONES

Estudiar la posibilidad de procesar el mineral en fracciones menores al experimentado en Jigs, para ver su influencia en la disminución de producción de finos y su efecto en la recuperación.

Para trabajos posteriores o proyectos similares determinar el estudio de las curvas del potencial Zeta de la antimonita.

Continuar con los trabajos de investigación para la recuperación de Antimonio utilizando procesos convencionales de flotación o por alteraciones superficiales de las partículas oxidadas de antimonio.

Se recomienda aplicar el flujograma de la figura 3 secuencialmente.

Se deben realizar análisis para cuantificar la cantidad de sulfuros y de óxidos de antimonio.

 

10 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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