Mineralogía automatizada para el beneficio metalúrgico de un concentrado de enargita Gonzalo Solar, Lilian Velásquez, Andrew Menzies y Marina Vargas

Temario

• Introducción

• Objetivos

• Estado del arte

• Identificación del problema

• Resultados

• Conclusiones y recomendaciones

2

Introducción

Sociedad nacional de minería (tarifas mayo 2015)

Niveles máximos permitidos en concentrados de cobre

Elementos\Rangos Mínimo Máximo Unidad

Antimonio (Sb) 0,3 0,5 %

Arsénico (As) 0,2 0,4 %

Plomo (Pb) 0,5 0,4 %

Bismuto (Bi) 10 50 ppm

Mercurio (Hg) 5 50 ppm

3

Objetivo

• General: • Eliminar el arsénico que se encuentra en concentrados de

cobre mediante diferentes métodos, para luego disponerlo en forma estable.

• Especifico:

• Comprender el funcionamiento y operación de equipo QEMSCAN.

• Utilizar QEMSCAN como herramienta para entender y definir los procesos más adecuados.

• Utilizar QEMSCAN para comprobar resultados, tanto de ripios como de precipitados.

4

En la superficie terrestre se encuentran más de 200 especies minerales que contienen arsénico:

Especies minerales Formula química

Arsénico nativo As

Oropimente As2S3

Rejalgar AsS

Arsenolita As4O6

Arsenopirita FeAsS

Enargita Cu3AsS4

Tenantita Cu12As4S13

Drufenoysita Pb2AsS5

Gratonita Pb9AsS15

Estado del Arte

5

Distribución de minerales en un yacimiento de cobre

Estado del Arte

6

Calcosina, Covelina

Pirita, Calcopirita, Enargita, Bornita

Cuprita, Tenorita, azurita, Malaquita, Atacamita

Goethita, Lepidocrocita, Hematita, jarosita

Características de la enargita

Estructura cristalina de la enargita (Annamamedov. 1967) Pasivación de enargita con una capa de S0 (Rivera et al., 2013)

7

Características de la enargita

Diagrama Eh – pH para el sistema arsénico/agua con 1M

de especies disueltas a 25° y 1 bar (Kantar, 2002). Diagrama de estabilidad de la enargita (Kantar et al. 2002)

8

Identificación del problema

9

Concentrados de cobre

Alto contenido de

arsénico

Imposibilidad de tratamiento

Cantidades mayores a 0,4%

Tecnologías mineralógicas

de análisis

Procesos Hidrometalúrgicos

Desarrollo de nuevas

tecnologías

eliminar el arsénico.

Tratar concentrados por vía Hidrometalúrgica.

Identificación Muestra

Cu CuS FeT Mo MoS As S

% % % ppm ppm % %

Concentrado de enargita

33,42 1,546 14,95 230 12,45 4,26 31,5

• Datos obtenidos por medio de análisis químico del concentrado

Identificación del problema

10

Identificación muestra

(%)

Concentrado de

enargita

Enargita 20.48

Arsénico mineral 0.01

Calcosina 17.25

Covelina 4.42

Calcopirita 6.17

Bornita 2.72

Cu-Minerales 12.61

Mn-Minerales 0.07

Pirita 28.70

Esfalerita 1.37

Cuarzo 2.59

Ganga 3.61

Químico

(%)

QEMSCAN®

(%)

As 4.3 4.4

Cu 33.4 33.9

Fe 15.0 16.8

• Datos obtenidos mediante análisis QEMSCAN®

Identificación del problema

11

Imagen de asociación mineralógica

Imagen de predominancia de elementos

Imágenes entregadas por equipo QEMSCAN

12

• Extracción de arsénico con NaOH y NaSH.

• Extracción de arsénico con NaOH y Na2S.

Métodos probados

13

Condiciones de trabajo

Pruebas Na2S [M] NaOH [M] Tiempo [H] Temperatura (°C) Extracción (%)

3 2 1 4 80 80,7

4 3 2 4 80 98,0

5 3 2 4 50 81,6

6 3 2 6 50 89,6

Condiciones de trabajo

Pruebas NaHS [M] NaOH [M] Tiempo [H] Temperatura (°C) Extracción (%)

1 1 0,5 4 50 2,6

2 2 1 4 50 19,8

Resultados obtenidos

14

Pruebas

Minerales inicial 1 2 3 4 5 6

Enargite 21,01 21,96 15,99 3,51 0,14 3,13 1,83

As-Minerals 0,01 0,01 0,01 0,01 0,00 0,00 0,00

Chalcocite 17,89 12,03 11,39 13,69 17,88 18,46 18,87

Covellite 4,58 8,39 9,58 11,27 9,10 9,00 7,71

Chalcopyrite 6,30 5,89 5,92 6,96 6,39 6,54 6,79

Tennantite 1,84 0,69 2,08 1,64 0,69 1,20 1,13

Bornite 2,92 2,99 5,02 9,72 13,03 8,73 10,01

Cu-Minerals 7,79 4,44 18,79 26,61 25,33 23,50 25,64

Mn-Minerals 0,07 0,05 0,03 0,03 0,02 0,04 0,03

Pyrite 29,76 37,01 26,07 22,35 23,37 24,86 23,62

Sphalerite 1,42 1,43 0,96 0,96 0,88 1,00 0,97

Molybdenite 0,05 0,03 0,03 0,02 0,01 0,02 0,02

Quartz 2,69 2,26 1,99 1,61 1,65 1,77 1,70

Plagioclase 0,32 0,17 0,10 0,06 0,07 0,09 0,06

Feldspar 0,22 0,17 0,11 0,09 0,08 0,08 0,07

Gangue 3,14 2,49 1,93 1,47 1,37 1,59 1,54

Resultados obtenidos

15

Inicial

3

4

5

6

Resultados obtenidos

16

Inicial

3

4

5

6

Precipitados de arsénico

17

Background 3,38 27227

As: 0 - 2% 0,00 0

As: 2 - 4% 0,00 0

As: 4 - 6% 22,28 179477

As: 6 - 8% 24,66 198636

As: 8 - 10% 17,38 140000

As: 10 - 12% 8,25 66499

As: 12 - 14% 2,90 23394

As: 14 - 16% 0,80 6426

As: 16 - 18% 0,17 1399

As: 18 - 20% 0,03 253

As: > 20% 0,01 43

Others 23,52 189508

Mineral Name Area % Area

• Los resultados obtenidos en esta investigación comprueban los estudios realizados por Velásquez en el 2008.

• El equipo QEMSCAN® nos permite conocer los elementos que componen a las diferentes muestras y además como estos están asociados (minerales), o si se encuentran encapsulados.

• A pesar que existen algunas diferencias entre un análisis QEMSCAN

y un análisis químico, estas son mínimas, por lo que el análisis QEMSCAN se puede considerar confiable.

• La integración de las herramientas mineralógicas en los estudios

hidrometalúrgicos son muy importantes para decidir cual es el proceso más adecuado a ser utilizado en la extracción de los elementos deseados y en la disposición de las impurezas.

Conclusiones y recomendaciones

18

Agradecimientos

Los autores de este trabajo desean agradecer el apoyo del personal CISEM (Centro de Investigación y Servicios Mineralógicos) de la Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile, Monserrat Barraza, Pamela Fonseca y Carolina Ossandon, quienes apoyaron este proyecto, proporcionando la preparación de muestras y el tiempo de análisis en QEMSCAN®.

19

Bibliografía • Miki. H., Nicol. M., Velasquez. L. (2011). The kinetics of dissolution of synthetic covellite,

chalcocite and digenite in dilute chloride solutions at ambient temperatures. • KANTAR (2002). Solution and flotation chemistry of enargite. Physicochemical and

Engineering Aspects 210: 23–31. • RAMÍREZ (2013). Estudio electroquímico de la enargita. Tesis para optar al grado de

Magíster en Ciencias de la Ingeniería con mención en Metalurgia. Chile, Universidad Católica del Norte.

• SADEGH, M. MOATS, M. , MILLER, J. (2013). Recent trends in the processing of enargite

concentrates. Mineral Processing & Extractive Metall. 35: 283–367. • VELÁSQUEZ, L., 2008. The kinetics of the dissolution of chalcopyrite in chloride media.

Thesis is presented for the degree of doctor of Philosophy of Murdoch University. Australia.

• http://www.cec.uchile.cl • http://www.sonami.cl

20