La Compañía Minera Antamina es un complejo minero polimetálico que produce concentrados de cobre y zinc como productos primarios y concentrados de plata/bismuto/plomo y molibdeno como subproductos. Antamina, situada en la zona central de los Andes peruanos a unos 4.300 metros sobre el nivel del mar, representa uno de los principales complejos de la industria de la minería peruana.
La aparición de minerales más duros presentó un problema para la operación, pero el personal técnico y de gestión de Antamina trabajó con el departamento de Innovación y Tecnología de Procesos (PTI) de Metso, y tras la primera optimización de las estrategias de operación en la mina y de la planta, la producción del molino, mientras trataba con minerales duros, aumentó desde 2.750 toneladas por hora a un promedio de 3.600 toneladas por hora. La aplicación continua de la filosofía y metodología de Optimización e Integración de Procesos (PIO) proporcionó nuevas mejoras y aseguró que el concentrador superara constantemente el objetivo de 4.400 toneladas por hora durante el procesamiento de los minerales más duros.
El aumento significativo en el rendimiento y optimización del sistema de producción en general también mejoró considerablemente la eficiencia energética de la operación, dando como resultado un menor consumo de energía por tonelada de producto.
Minerales más duros como desafío
La mina Antamina, que comenzó a funcionar en 2001, había alcanzado su capacidad de diseño de 70.000 toneladas por día, después de cinco meses de funcionamiento al tratar minerales de cobre (M1 / M2). Sin embargo, hubo varios problemas asociados con el tratamiento de minerales de cobre/zinc más duros (M4/M4A), lo que limitó el rendimiento para estos tipos de mineral a sólo la mitad de los rendimientos M1/M2 (es decir 2.000-2.500 toneladas por hora frente a 4.000-5.000 toneladas por hora).
Así, el lograr rendimientos similares para ambos tipos de mineral se convirtió en un reto para la empresa minera. La Innovación y Tecnología de Procesos (PTI) de Metsofue abordado por Antamina para ayudar a aumentar el rendimiento de los minerales difíciles a través de la implementación de un proyecto de Optimización e Integración de Procesos (PIO).
PIO implica el desarrollo de estrategias de operación y control integrados desde la mina a la planta que maximiza el rendimiento, minimiza el coste total por tonelada, minimiza el consumo de energía y maximiza la rentabilidad. Esta metodología utiliza una combinación de información geológica, geotécnica y cuantitativa de las características petrofísicas y de trituración de mineral.
Diferentes tipos de mineral se caracterizan y se monitorean a través de todo el proceso (desde la mina a la planta). Es importante que los minerales que se alimentan al molino se caractericen en la mina y luego se les realice un seguimiento a través de los procesos posteriores. PTI de Metso ha desarrollado un sistema de seguimiento de mineral llamado SmartTag ™ que permite que los paquetes de mineral puedan ser monitoreados desde la mina, a través del chancador y, finalmente, en los molinos de molienda.
Los SmartTags™ están construidos alrededor sólidos transpondedores de radiofrecuencia pasiva, los cuales no cuentan con una fuente de alimentación interna, de modo que puedan permanecer en las reservas y las almohadillas de producción de menas (ROM) por períodos prolongados de tiempo.
Por otra parte, hay antenas para detectar SmartTags™ que se encuentran en los puntos críticos en el proceso por delante del circuito de molienda; las etiquetas pueden ser detectadas varias veces y proporcionan información valiosa sobre los movimientos de material. En particular, hacen que sea posible vincular los datos espaciales asociados con el mineral en la mina a los datos del concentrador basados en el tiempo o temporales.
Así, se desarrollan estrategias de operación y control integrados y específicos para diferentes tipos de mineral con la ayuda de mediciones de campo, datos históricos, auditorías e inspecciones, modelos calibrados específicos, simulaciones y validación en terreno.
Esta metodología PIO ofrece una ruta rentable y rápida para el aumento de la rentabilidad a través de un incremento de la producción total, la reducción del consumo de energía, una mayor recuperación de metal y un mejor funcionamiento y estabilización global del proceso. Las técnicas de medición se han desarrollado durante muchos años para adaptarse al entorno de la minería; son baratas y pueden ser fácilmente llevadas a cabo por personal de la mina. En este sentido, las estrategias de operación integradas definidas se aplican y se monitorean por medio de mecanismos de control, garantía de calidad y normas establecidas para asegurar que se mantengan los beneficios a largo plazo.
La implementación de PIO en Antamina
El personal de Metso y Antamina llevaron a cabo una revisión exhaustiva de las operaciones existentes en la mina y en los circuitos de trituración. Se caracterizaron las fuentes de mineral en dominios de estructura y resistencia de la roca con propiedades de tronadura y fragmentación similares. La aplicación del diseño de tronadura, QA / QC de perforación y tronadura y la fragmentación resultante se midieron en la auditorías de tronaduras junto con la vibración. Estas auditorías permitieron la evaluación comparativa de las prácticas existentes en la mina y la definición de las principales limitaciones relacionadas con la estabilidad de pared, el control, la dilución del mineral y los aspectos medioambientales.
El material de voladura fue rastreado desde la mina a través del proceso mediante el seguimiento de mineral de SmartTag ™. Así, se instalaron dos en Antamina - una en la correa de producto de la chancadora primario y la otra en la correa de alimentación del molino SAG - permitiendo así que el rendimiento en el circuito de trituración y molienda pudiera vincularse a las características del mineral y fragmentación de tronadura medida durante las tronaduras auditadas.
El personal de Antamina y el PTI de Metso también analizaron los datos históricos, examinaron las prácticas actuales de funcionamiento de la chancadora primario, de los circuitos de molienda del molino de bolas y SAG y llevaron a cabo una serie de auditorías y fiscalizaciones. Estos datos fueron utilizados para desarrollar modelos matemáticos de la perforación y tronadura, operaciones de molienda y chancado. Se vincularon estos modelos específicos resultantes y se llevaron a cabo simulaciones para identificar estrategias óptimas de operación para el proceso global.
Las estrategias propuestas se discutieron y analizaron en detalle con el personal técnico en terreno. A continuación, se implementó la estrategia operativa integrada óptima y más rentable para todo el proceso incluyendo la mina y la planta en combinación con otras iniciativas dirigidas por el personal de Antamina.
Uso de simulaciones y modelos integrados
Los modelos específicos del sitio para operaciones de molienda, trituración y tronadura de Antamina se desarrollaron sobre la base de los datos recogidos en terreno y muestras tomadas de la mina y la planta antes y durante los ensayos industriales. Estos modelos fueron ligados para simular el proceso global. Los aportes para estos modelos incluyen propiedades de las rocas (fuerza y estructura), los parámetros de diseño de tronadura (tales como carga, espaciado, columna resultante y tipo de explosivo, cantidad, etc.), establecimiento de la chancadora primario, condiciones de funcionamiento del molino SAG y condiciones del circuito de molinos de bolas.
Las simulaciones en Antamina apoyaron al personal en terreno en la evaluación y el establecimiento de estrategias óptimas de funcionamiento para cuantificar los posibles incrementos en el rendimiento. Se consideraron y evaluaron en las simulaciones todas las condiciones tales como diferentes diseños de tronadura, establecimiento de la chancadora primario, diseño de la parrilla del molino, nivel de carga de bolas del molino SAG, condiciones de funcionamiento del molino de bolas, cambios en la clasificación con hidrociclones y uso y operación de chancadoras de reciclaje/gravilla.
La rentabilidad de estas estrategias derivadas fueanalizada por un equipo conjunto de Antamina y Metso e implementada en el sitio. Después de la implementación de estas estrategias, el rendimiento del molino SAG en el tratamiento de los minerales de cobre/zinc más duros aumentó de 2.750 toneladas por hora a un promedio de 3.600 toneladas por hora y la optimización de todo el proceso mejoró la eficiencia energética, dando como resultado un consumo de energía por tonelada de producto considerablemente menor.
La mejora continua ofrece beneficios adicionales
Tras el éxito inicial del proyecto PIO, el PTI de Metso y Antamina firmaron un contrato de servicios de apoyo técnico para refinar y mejorar aún más la operación. Así, como parte de este contrato, se investigó la mejora adicional de la fragmentación de la tronadura y su impacto en el daño explosivo y el control de pared.
Siguiendo la metodología PIO descrita anteriormente, se realizaron tres tronaduras de ensayo mediante una mayor intensidad energética para el mineral más duro M4 / M4A e hicieron una campaña a través de la planta para evaluar el funcionamiento del circuito de chancado.
Estas tronaduras de intensidad energética más alta produjeron una fragmentación más fina de menas (ROM) y posteriormente una alimentación más fina para el molino SAG. El F80 de alimentación de SAG (el tamaño del cual el 80% del material) se redujo a alrededor de 50-60 mm en comparación con los 100-120 mm de antes, y el porcentaje de finos (-10mm de material) aumentó de un 25 a un 45%.
Los picos de potencia de la chancadora primaria se redujeron significativamente durante estas campañas. Con el fin de lograr un rendimiento óptimo de los procesos posteriores con la ROM más fina, se hicieron una serie de cambios y ajustes a los circuitos del molino de bolas y SAG y de la chancadora. El rendimiento del molino resultante promedió 4.100 toneladas por hora para las tres tronaduras de prueba y se logró un rendimiento de la planta por encima de las 4.500 toneladas por hora durante varias horas durante estos ensayos.
La optimización de los diseños de tronaduras y procesos posteriores subsiguientes para cada uno de los tipos de mineral garantizó una utilización eficiente de la potencia instalada de la planta. La energía de tronaduraadicional fue más que compensada por el considerable ahorro de energía en los procesos de trituración y molienda, minimizando así el consumo específico de energía de toda la operación.
Más producción, menor consumo de energía
Al comienzo del proyecto, la operación alcanzaba un rendimiento de 2.600 toneladas por hora con un consumo específico de energía de 14 kWh/t. Al final del proyecto, se consiguió un rendimiento de 4.500 toneladas por hora y se mantuvo con una energía específica de 10,5 kWh/t.
Esto representa un aumento significativo de la eficiencia de los recursos mediante la reducción del impacto ambiental total de la producción de concentrados de metal con un ahorro energético del 25% para Antamina.
Metso desea agradecer a la Compañía Minera Antamina por su permiso para preparar y presentar el documento y producir este artículo.