5. ÁREAS DE PROCESO Para lograr nuestros objetivos en Mexicana de Cobre, Unidad La Caridad, el complejo metalúrgico consta de tres áreas fundamentales las cuales son: Mina, Planta E.S.D.E. y Planta Concentradora. 5.1. Mina. La etapa de exploración realizada en 1964-1968 indicó que debía ser una explotación a cielo abierto, debido principalmente a que existía una mineralización diseminada y por la poca cantidad de tepetate que cubría el depósito mineralizado. La explotación a cielo abierto se desarrolla en un área aproximada de 2,6 Km2, a una altura de entre 1365 y 1680 m.s.n.m. El yacimiento se mina por el sistema de Tajo, con bancos de 15 m. de altura, los que se forman al remover, con equipo mecánico, el mineral previamente aflojado con explosivos. El movimiento de los materiales se planea a corto, mediano y largo plazo, mediante la aplicación del Sistema MineSight y Dispatch, que incluye sistemas computarizados alimentados por levantamientos topográficos con taquímetro electrónico, logrando una optimización en el tiempo para la programación diaria de movimiento de materiales. Ver figura 2 de Anexo Fotográfico. El mineral obtenido se transporta en camiones con capacidad de 170 y 240 toneladas y se clasifica de acuerdo a los valores de cobre que contiene: a) Material con ley de corte superior al 0.32% de cobre se envía a la Planta Concentradora. b) Material con ley entre el 0. 15 y 0.32% de cobre se envía a Planta de Hidrometalurgia. c) Material con ley inferior a 0.15 % de cobre enviado a terreros de tepetate. 5.2. Planta E.S.D.E. Planta E.S.D.E. (Extracción por Solventes y Depositación Electrolítica) o Hidrometalurgia. En mayo de 1995 se inauguró la planta d hidrometalurgia con el fin de procesar el mineral de baja ley que se encuentra en el yacimiento, ya que éste no puede ser tratado por el proceso de concentración por su incosteabilidad. Cabe destacar que en mayo de 1997 este proceso fue certificado bajo las normas de calidad ISO 9000. Este mineral es acumulado sobre grandes extensiones de terreno y con canalización natural, forman terreros que son mojados por aspersores con soluciones ácidas y ferrocupríferas, las que al ponerse en contacto con la roca disuelven los valores metálicos, formando lo que se conoce como "Licor". Éste es depositado en un represo de donde es bombeado hasta los trenes de extracción por solventes. Ver figura 3 de Anexo Fotográfico. En la sección de trenes se separa el contenido del cobre mediante etapas de extracción y despojamiento, dando como resultado una solución electrolítica. Esta pasa al área de depositación electrolítica, donde por medio de electricidad, las partículas de cobre se depositan en unas placas que se encuentran en celdas formando así cátodos de cobre con una pureza de 99.999%. Estos cátodos son enviados a la máquina desforradora que automáticamente los despega y deposita en la máquina pesadora formando bultos con un peso de 1500-1800 Kg., quedando con esto listas para su embarque al mercado nacional e internacional. 5.2.1. Lixiviación. El material lixiviable entre 0.15 y 0.30% Cu es apilado en terrazas de 15 en 15 metros (capas) de altura, dichos terreros son construidos dándole una geometría de pirámide truncada para tener un área superficial de riego en la parte superior. La mineralización existente en este material es predominantemente sulfuro secundario (Calcocita).La solución lixiviante es aplicada mediante un sistema de líneas y bombeo que transporta la solución desde la pila de colas hasta las diferentes áreas de riego en diversos terreros. (Existen también los riegos por gravedad). El tránsito de la solución lixiviante es a través de líneas de polietileno con una densidad de riego de 0.3 a 0.4 lt/min *m2, la distribución de riego en la superficie de terreros, se realiza mediante tuberías plásticas de polyvinil-cloruro (PVC) y polietileno de alta densidad (HDPE), debido a que no son materiales caros, son fáciles de modificar e instalar, etc. La distribución final de la solución lixiviante se ve completa mediante los aspersores de riego ubicados a cierta distancia en el armado del terrero y donde cada aspersor abarca un área de influencia de riego. La mineralogía actual de "La Caridad", es predominantemente Calcocita (sulfuro secundario), Calcopirita (sulfuro primario) y menores cantidades de óxidos. La lixiviación es esencialmente sin bacterias, donde la adición de ácido sulfúrico es un factor importante ya que nos influye de manera importante en la lixiviación. Las soluciones de lixiviación son valores disueltos en una solución acuosa por lixiviación (disolución) y donde el metal es recuperado de la solución mediante el proceso de Extracción por Solventes y Depositación Electrolítica. 5.2.2. Extracción por Solventes. El propósito de la extracción por solventes el de purificar y concentrar una solución acuosa producto del proceso de lixiviación en terreros, dicha solución acuosa es sulfato de cobre (1.5 a 2 gr Cu/lt de solución) y como se menciona anteriormente, la concentración de cobre se tendrá que incrementar hasta un rango de 40 gr Cu/lt de solución aproximadamente. Al poner en contacto la solución acuosa (cabezas) con una solución orgánica (mezcla de 92% keroseno y 8% de reactivo Lix) mediante una etapa de agitación primaria y una etapa de agitación secundaria con mezcladores, se obtendrá una reacción química de extracción la cual queda descrita con la siguiente formula: (2RH)org. + [M+2 + SO4 -] acuoso --------> (R2M) orgánico + [2H+ + SO4 -] acuoso (5.1) Donde: R = Extractante Orgánico. H = Ion Hidrógeno M = Catión metálico divalente SO4 = Ion sulfato. Después de ponerse en contacto ambas soluciones se produce la solución de orgánico cargado ya que el Ion orgánico atrapa selectivamente al Ion cobre (etapa de extracción), tal como lo describe la reacción, una vez obtenida la solución de orgánico cargado, ésta se despoja mediante una solución electrolítica con una concentración alta de ácido (180 gr/lt) a lo que se denomina etapa de despojamiento. Una vez puesta en contacto y mezcladas las soluciones en las dos etapas (Extracción y Despojamiento), estas soluciones son arrojadas a los asentadores donde se llevará a cabo la separación de fases por diferencia de densidades. El extractante está especialmente formulado químicamente para extraer los iones cobre y rechazar iones de cualquier otro elemento (selectividad). El rechazo de otros iones no se lleva a cabo al cien por ciento y esto es afectado por la carga máxima de orgánico. El extractante tomará los iones de cobre preferentemente, pero si no localiza iones cobre tomará los iones de otros elementos tales como fierro, manganeso, calcio, etc. lo que causaría una contaminación de la solución orgánica y electrolítica con fierro principalmente. Después de la extracción, una gran cantidad de cobre de la solución de cabezas es extraído quedando dicha solución empobrecida y a la cual se le denomina solución refinada, la cual es enviada a pila de colas donde regresará al circuito de lixiviación. En la planta de extracción por solventes existen tres trenes de operación existiendo dos etapas de extracción y dos etapas de despojamiento por cada tren, en cada etapa de extracción existe un agitador primario y un agitador secundario, en cada etapa de despojamiento existe un agitador primario exclusivamente. En las etapas de extracción, se tiene doble agitación debido a que se requiere mayor tiempo de contacto entre la solución orgánica y la solución de cabezas, no así en las etapas de despojamiento, donde el flujo de electrolito pobre es diez veces menor al flujo de cabezas. La mezcla producida por los impulsores consiste de gotas de una fase suspendida en una matriz continua de otra fase. Si las gotas son orgánicas y la matriz es acuosa, la mezcla será denominada "Continuidad Acuosa", contrariamente si las gotas son acuosas y la matriz orgánica la mezcla se denominará "Continuidad Orgánica". Como se mencionó anteriormente, el proceso de extracción por solventes consta de tres procesos paralelos (trenes de extracción), donde cada uno consta de dos etapas de despojamiento y dos de extracción: Parámetros de Operación principales en Extracción por Solventes: 1. Flujo Total de Cabezas: 30,500 lt/min. 2. Flujo por Tren de Cabezas: 10,500 lt/min. 3. Tiempo de operación de la Planta (programado): 24 horas los 7 días de la semana. 4. Análisis de Cabeza (ensayes): a. Cobre: 1.5 a 2.0 gr Cu /lt de solución. b. Fierro: 0 a 10 gr Fe tot. /lt de solución. c. Ion Férrico: 0 a 8 gr Fe+3 /lt de solución d. Ion Ferroso: 0 a 2 gr Fe+2 /lt de solución e. Acido Sulfúrico: 5 a 10 gr H2SO4 /lt de solución f. Cantidad de sólidos: 20 a 50 ppm g. pH: 1.8 a 1.9 h. Temperatura: 18 grados centígrados 1. Nombre del Extractante: Lix 984N al 6% de porcentaje de reactivo. 2. Nombre del Diluyente: Conoco 170 Exempt o Calumet. 3. Número de etapas en cada Tren: a. 2 cajas mezcladoras por etapa de extracción (Primaria y Secundaria) b. 1 caja mezcladora por etapa de despojamiento (Primaria) 1. Tiempo de retención en cajas mezcladoras: En extracción 180 seg., en despojamiento 90 seg. 2. Rango de Flujo en cada Asentador: 3.5 m3/hr * m2 3. Velocidad de sol. orgánica en asentador: 3 cm/seg 4. Sistema de limpieza de arrastres en Electrolito: Celdas Jamenson (Primarias y Secundarias) 5. Tipos de Tanques de Almacenamiento en Planta y tiempos de residencia: a. Pila de Cabezas: 16 horas b. Tanque de Orgánico cargado: 30 minutos c. Pila de Colas: 20 Horas d. Tanque de Electrolito Rico: 1 Hora 1. Capacidad de Tanques: 440 m3 Tanque de Grumos y 610 m3 Holding. 2. Tuberías y materiales: a. Líneas de proceso principales en Planta E.S.D.E. con material HDPE, manifolds de bombas de acero inoxidable 316L, líneas codificadas con su respectivo color de identificación y dirección del flujo, líneas secundarias de PVC. b. Cajas mezcladoras de acero inoxidable 316L (incluidos impulsores) 1. Instrumentación en Planta: a. Todas las válvulas de entrada y salida de flujo son accionadas por By-pass neumáticos los cuales operan con actuadores que son operados a control remoto desde cuarto de control, los niveles de los diversos tanques en planta son monitoreados mediante sensores que transmiten la señal a cuarto de control, los flujos en planta son monitoreados mediante medidores Vortex magnéticos. b. Los cambios de continuidad orgánica a continuidad acuosa son monitoreados por medidores de conductividad en cada caja de agitación, con su respectiva alarma. c. El apagado y encendido de bombas de orgánico, electrolito, etc., son accionadas a control remoto desde cuarto de control. d. Monitoreo de Pila de Colas y Pila de Cabezas también son monitoreadas con sensores de nivel al igual que los tanques de almacenamiento de orgánico y electrolito. 1. Continuidad de fases: Continuidad Orgánica en las 4 etapas (extracción y despojamiento) 2. Relación orgánico/acuoso: aproximadamente 1.0 3. Tipo de Impulsores: De doble pared, con 8 aspas para bombeo de mezcla, impulsor montado sobre la flecha al fondo de la caja de agitación. 4. Dimensiones de diseño de las diversas fases en el asentador: a. Dimensión total: 1254 mm b. Dimensión de Orgánico: 254 mm c. Dimensión Acuoso: 670 mm d. Espacio libre: 330 mm Otros aspectos importantes son: a. La Granja de tanques esta localizada entre el área de extracción por solventes y el área de electrodepositación (Tanque de Orgánico para Tren A, B y C, Tanque de Electrolito Rico y Pobre, Tanque de grumos y Holding). b. La función del tanque Holding es la de almacenar el volumen de grumos provenientes de cada limpieza de trenes mensual, ya ubicados en dicho tanque se recirculan para poder recuperar la mayor cantidad posible de orgánico que fue atrapado en los grumos. Nos sirve también como un tanque de almacenamiento de electrolito cuando es necesario. c. Tanque de Filtrado: Es relativamente pequeño (2.5m de diámetro por 3m de alto) está equipado con agitador, baffles y un chute para adicionar material de bentonita, este tanque será usado en conjunto con el filtro para tratamiento de grumos para recuperación de orgánico. d. Tanque de Recirculación de electrolito: El tanque esta hecho con acero inoxidable 316L y donde se ubica un separador (baffle) cuyo propósito es el de dividir el volumen de electrolito pobre proveniente de las celdas comerciales y el electrolito de recirculación proveniente de la mezcla del electrolito pobre y el electrolito proveniente de celdas limpiadoras el cual es mandado a celdas comerciales para depositar cobre metálico. e. Intercambiador de calor y vapor para electrolito: El intercambiador de electrolito transfiere calor del electrolito empobrecido al electrolito rico, eleva la temperatura aproximadamente a 43 grados centígrados f. Celdas Jamenson: Son celdas de flotación localizadas antes de los intercambiadores de calor de electrolito, se componen de una celda primaria y una secundaria, ambas operada en serie. La alimentación en la primera celda es una combinación de los electrolitos ricos del tren A, B y C. Cada celda esta provista de 4 inyectores de aire a presión y bombas de alimentación de electrolito rico con una bomba adicional compartida para ambas y en posición stand-by. El propósito de la operación es el de eliminar los arrastres de orgánico en la solución de electrolito rico proveniente de los trenes, mediante la generación de burbujas por inyección de aire lo cual provocará que el orgánico se adhiera a la burbuja de aire (por sus propiedades hidrofílicas) flotando así el orgánico en la parte superior de las celdas y por donde derramará a un contenedor donde se enviará posteriormente hacia las etapas de despojamiento en trenes. Tanque de preparación de reactivos: Este pequeño tanque esta ubicada a un costado de la sala de compresores y sirve para la preparación de sulfato de cobalto y guartec al proceso de electrodepositación. Esta equipado con un agitador pequeño que bombea el reactivo al tanque de electrolito de recirculación y de ahí hacia las celdas limpiadoras introduciéndose por todo el circuito de electrolito. 5.2.3. Electro depositación. El propósito de la electrodepositación (EW) es producir cátodo de cobre electrowon de grado A para la venta (LME: London Metal Exchanges). La planta de electrodepositación produce cobre metálico de una solución electrolítica conteniendo sulfato de cobre y ácido sulfúrico. En la nave de electrodepositación se localizan 94 celdas, 78 comerciales y 16 limpiadoras, en dichas celdas se lleva a cabo el proceso electrolítico donde el Ion cobre se deposita en una hoja de acero inoxidable 316L llamada CÁTODO y se liberan vapores de hidrógeno y oxígeno en el medio ambiente debido a la reacción química suscitada. Ver figura 4 de Anexo Fotográfico. Cuando la corriente directa entra a un ánodo insoluble, esta pasa a través del electrolito hacia el cátodo de acero inoxidable 316L y el oxigeno es liberado, el hidrógeno remanente en el acuoso en un estado iónico incrementa la acidez en el electrolito. El oxigeno forma gas y burbujas hacia fuera de la celda. El Ión sulfato no se ve envuelto en la reacción. La reacción total es: Cu +2 + SO4 -2 + H2O + 2e- Æ Cu 0 + 2H + SO4 -2 + 1/2 O2 (gas) (5.2) Energía Requerida. Teóricamente, la energía requerida para producir un kilogramo de cobre es 843.3 amp-hr si la eficiencia de corriente es del 100 por ciento. Bajo condiciones normales de operación, quizás la eficiencia de corriente sea un poco menor al 100%. La eficiencia de corriente total de diseño del área de electrodepositación se espera sea del 95%. Existen algunos factores que influyen en la eficiencia de corriente: a. El número y grado de severidad de los cortos circuitos generados entre ánodos y cátodos. b. Composición del electrolito y su temperatura. c. Altas y bajas de corriente eléctrica en celdas. d. Limpieza de buses de cobre conductores de corriente en celdas. e. Reacción de oxidación en los ánodos de plomo. El amperaje suministrado en las celdas es usado para controlar la producción de cobre catódico electrowon. La planta ha sido diseñada para operar con una densidad de corriente de 236 Amp/m2 lo cual hará posible producir un cátodo de cobre con un mínimo de impurezas. La estructura física de la hoja de cobre depositada en el cátodo está influenciada considerablemente por las condiciones que se dan en el tiempo de cosecha. Cuando se siembran cátodos de acero inoxidable como blancos en la celda electrolítica, la operación marca que la siembra y extracción de cátodos en una celda se hará sobre una tercera parte del contenido total por celda (54 cátodos). Mientras el periodo donde hay solamente dos sets de cátodos (set de 18 cátodos) la densidad de corriente será mas alta que lo normal (323 Amp/m2) debido al faltante de área para depositación de cobre en cátodos. Los cátodos son finalmente procesados a través de una maquina desforradora donde el ciclo de reposo es de aproximadamente de 5 a 7 días. Temperatura del electrolito. La energía eléctrica usada en exceso con respecto a la energía teórica requerida producirá calor en las celdas la cual será absorbida por el electrolito. En orden para utilizar algo de esta energía, el electrolito empobrecido pasa a través del intercambiador de calor donde el calor es transferido del electrolito pobre al electrolito rico que entrará a celdas limpiadoras, por lo general dicha transferencia de calor proveerá la temperatura suficiente para que se pueda llevar a cabo el proceso de electrodepositación donde la temperatura es un factor importante. Reactivos utilizados. El sulfato de Cobalto (CoSO4) es usado en electrodepositación para producir una dura capa de oxido que se adhiere a la superficie de los ánodos, dicha capa extiende la vida útil de los ánodos, minimiza su corrosión, y previene la contaminación del cátodo por plomo. La concentración de cobalto se mantendrá en un nivel óptimo de operación (100-150 ppm) el cual será evaluado mediante las pruebas analíticas de laboratorio. El Guartec es adicionado al electrolito en las celdas de Electrodepositación para mejorar la calidad en la depositación del cátodo (provoca una depositación densa de cobre con mínima cantidad de impurezas). Purga de Fierro Bajo condiciones normales una pequeña cantidad de electrolito de recirculación debe ser purgada y su volumen repuesto con un volumen igual de agua fresca para diluir la concentración de Fierro en el circuito de electrolito, el Fierro como elemento debe ser purgado ya que afecta de manera importante en la eficiencia de corriente puesto que se deposita fierro en lugar de cobre en la hoja de acero inoxidable. La concentración máxima de Fierro en electrolito permisible es de 3 gr/lt Acidez en el Electrolito Pobre. Gran cantidad de ácido (iones hidrógeno) es generado por la reacción de electrodepositación, esta cantidad de ácido es necesaria para que se pueda llevar a cabo el despojamiento en los trenes, debido a las purgas de electrolito por fierro se requerirá adicionar una cantidad extra de ácido sulfúrico al circuito de electrolito (180-200 gr/lt). 5.2.4. Principales Insumos de Planta E.S.D.E. INSUMOS 2007. Incluyen todos los involucrados en el proceso y servicios auxiliares. No se considera en esta tabla el consumo anual de combustibles para uso energético. Tabla 5.1 Principales Insumos de Planta E.S.D.E. Insumos involucrados (en el proceso, mantenimiento) PROCESO Nombre Comercial Químico Consumo Anual N° CAS Punto de Consumo Estado Físico Forma de almacenamiento (5) (6) (7) Cantidad Unidad (8) Extractante acorga M5774 y Lix 984 N Ánodos de plomo Mezcla de 5 Nolisalicilaldoxima con cetoxima 51 LN TAN 86,150 Kg Ánodos de Plomo 52 S GT 1,030 Pz. Keroseno Keroseno 51 LN TAN 1,348,181 Lt Sulfato de Cobalto Acido Sulfúrico Guartec Sulfato de Cobalto 51 S CP 27,337 Kg 116,35,52 51 LA S TAN CP 26,708 8,899 Ton Kg Acido Sulfúrico Guartec 800820-6 766493-9 1 Proceso productivo para generar un bien o servicio, o en su caso, proceso de manejo de residuos peligrosos o procesos de tratamiento de agua residual (en estos dos últimos casos, cuando sea la actividad principal). 2 Indicar las sustancias químicas, compuestos y combustibles que se utilicen en el proceso como materia prima. 3 Actividades o equipos que son auxiliares para el proceso productivo, por ejemplo: calderas, sistemas de enfriamiento, baños, cocinas, mantenimiento, montacargas, entre otros. 4 Proporcionar el nombre comercial y químico de los insumos empleados. Cuando se trate de sustancias puras proporcionar el número CAS (Chemical Abstract Service), cuando no aplique indicar NA o cuando no exista información disponible indicar ND. 5 Anotar el número que aparece en los Diagramas de funcionamiento y en la Tabla resumen, correspondiente al punto (equipo, proceso, etc.) en el cual se consume el insumo que se reporta. 6 Indicar si es gaseoso (GP), líquido no acuoso (LN), líquido acuoso, (LA), sólido (S) o semisólido (SS). 7 Indicar si el tipo de almacenamiento es a granel bajo techo (GT), a granel a la intemperie (GI), en tambor metálico (TAM), en tanque metálico (TAN), en bolsa de plástico (BP), en contenedor de plástico (CP), en contenedores de cartón (CC) u otras formas (OF), especifique. Si es el caso indicar más de una clave. 8 El consumo anual se reportará en unidades de masa: mg/año (miligramos/año), g/año (gramos/año), kg/año (kilogramos/año), t/año (toneladas métricas/año) o lb/año (libras/año), o de volumen: L/año (litros/año), gal/año (galones/año), brl/año (barriles/año), m3/año (metros cúbicos/año) o ft3/año (pies cúbicos/año). 5.2.5. Productos y Subproductos. (No incluye subproductos y combustibles formulados que se produjeron y se consumieron en la misma planta). Tabla 5.2 Productos y Subproductos en Planta E.S.D.E. Nombre del producto o subproducto Capacidad de Nombre Estado Forma de Químico1 Físico2 Almacenamiento3 Cobre Cobre catódico catódico SS OF: granel a la intemperie producción instalada 4 21,900 Producción anual Cantidad 22,712 Unidad5 ton 1 Si cuenta con el nombre químico del producto o subproducto reportarlo. En caso de no aplicar indicar NA o cuando no exista información disponible indicar ND. 2 Indicar si el producto o subproducto es gaseoso (GP), líquido no acuoso (LN), líquido acuoso (LA), sólido (S) o semisólido (SS). 3 Indicar si el tipo de almacenamiento es a granel bajo techo (GT), en contenedor metálico (CM), en bolsa de plástico (BP), en contenedor de plástico (CP), en contenedores de cartón (CC) u otras formas (OF), especificarlo en el mismo espacio. Si es el caso indicar más de una clave. 4 Indicar la capacidad de producción de la planta en las mismas unidades en que se reporta la producción anual. 5 La producción anual se reportará en unidades de masa: mg/año (miligramos/año), g/año (gramos/año), kg/año (kilogramos/año), t/año (toneladas métricas/año) o lb/año (libras/año); unidades de volumen: L/año (litros/año), gal/año (galones/año), brl/año (barriles/año), m3/año (metros cúbicos/año), ft3 /año (pies cúbicos/año); o unidades/año o piezas/año. 5.2.6. Consumo Energético Tabla 5.3 Consumo Energético en Planta E.S.D.E. Consumo Anual de Combustibles para uso energético (no incluye el utilizado en vehículos). Área de Consumo Tipo de Combustible Calderas Diesel Consumo anual Cantidad Unidad 699,453 Lts 1 Indicar si el combustible empleado es gas natural (GN), gas LP (LP), combustóleo pesado (CBP), combustóleo ligero (CBL), gasóleo (GO), diáfano (DF), diesel (DI), gasolina (GA), carbón (CA), coque de carbón (CCA), coque de petróleo (CPE), bagazo (BG), celulosa (CL), madera (MA), combustibles formulados (RC), especifique cuál u otros (RO) indicando el nombre del combustible en el mismo espacio. Cuando no aplique indicar NA. 2 El consumo anual de combustible se reportará en unidades de masa: mg/año (miligramos/año), g/año (gramos/año), kg/año (kilogramos/año), t/año (toneladas métricas/año) o lb/año (libras/año), o de volumen: L/año (litros/año), gal/año (galones/año), brl/año (barriles/año), m3/año (metros cúbicos/año) o ft3 /año (pies cúbicos/año). 5.2.7. Generación de contaminantes a la atmósfera (gases y/o partículas sólidas o líquidas). Tabla 5.4 Características de la maquinaria, equipo o actividad que genera contaminantes en la Planta E.S.D.E. Equipo de Combustión y/o actividad que genera emisiones a la atmósfera (1) Tiempo de Operación (horas / año) Caldera 4992 Nombre del equipo, maquinaria o actividad Capacidad de equipo (4) Tipo de Emisión (3) Nox, SO2 Cantidad 0.33, 0.09 Unidad Kg/10° Kcal Consumo anual de combustible Tipo de Quemador Tipo Diesel Cantidad 699,453 5.3. Planta Concentradora. El Objetivo de la Planta luego de la recepción del Mineral de Cobre de la Mina, es procesarlo desde su tamaño inicial menor a 60" ( ley de Cobre promedio de 0.50% de Cu ) a través de las diferentes fases del proceso pasando por Trituración Primaria, Trituración Fina, Secciones de Cribado, Molienda, Flotación, Remolienda, Planta de Separación de Molibdeno, Espesado y finalmente Filtrado hasta llegar a un producto final como Concentrado de Cobre con una ley de 27 a 31% Cu y de menos de 9.8% de Humedad El Concentrado de Cobre tiene una presentación y manejo a granel mientras que el Concentrado de Molibdeno luego de su fase de Espesamiento, Homogeneización, Flotación, Lixiviación, Filtrado y Secado; se almacena, rotula e identifica individualmente en tambores de aproximadamente 450 Kg. con una ley de 57% de Mo y con valores metálicos menores a 0.80% de Cobre y menor de 0.80% de Fierro. En la actualidad todo el Concentrado de Cobre se está enviando a la Fundición de la misma empresa, mientras que el Concentrado de Molibdeno se vende a diferentes empresas como Molimex en Cumpas, Sonora, Méx. y a otras empresas del Reino Unido y Europa. Desde hace poco más de 8 años el 90% se vende a la empresa Molimex. 5.3.1. Capacidad de la Concentradora. Inicialmente la Planta fue diseñada para procesar 72,000 TMS/Día molidas, pero luego de realizar la ampliación en el área de Flotación incrementando el tiempo de retención instalando 100 celdas Outokumpu de 1,350 pies3 (Ver figura 5 de Anexo Fotográfico ) sustituyendo las celdas Denver de 500 pies3, así como realizar otras mejoras y de implementar los Sistemas de Control en el área de Molienda, primero como enlaces de control únicamente, después y con el paso del tiempo y, luego de adquirir la experiencia y el personal necesario para tener la instrumentación al nivel de calidad y confiabilidad que se requería se implementó el control de la Unidad Lt operación bajo los Sistemas Expertos y tercero, luego de construir el Almacén de Finos, fue posible eliminar el "cuello de botella" presente en ese entonces en el proceso y que evitaba que pudiéramos cumplir las metas establecidas. Fue entonces que pudimos sobrepasar las 90,000 TMS por Día que actualmente estamos procesando de manera sostenida (capacidad actual de la planta) y que incluso nos permitió establecer nuevos récords de producción que en ese tiempo considerábamos muy difíciles de alcanzar y que no hubieran sido posibles lograr sin estas y muchas otras mejoras que se han realizado por todos los Departamentos hasta la fecha. 5.3.2. Productos. Los productos que se obtienen en la Gerencia de Plantas son: Concentrado de Cobre y Concentrado de Molibdeno con las siguientes características: Tabla 5.5. Características del producto efluente de Planta Concentradora. Calidad (composición) Concentrado de Cobre Conc. de Molibdeno Presentación Polvo (Granel) Polvo (Barricas) Humedad 9.5 - 9.8 % 6.5 % Cobre 24 - 28 % 0.55 % - < 1.2 % Fierro 24 - 27 % 0.50 % - < 1.2 % Molibdeno 0.20 - 0.30 % 55.5 - 57% Azufre 34 - 37.5 % 35 - 40 % Arsénico 0.10 - 0.20 % 0.015 a 0.030% Bismuto 0.10 - 0.30 % 0.002 - 0010% Zinc 0.40 - 0.80 % 0.02 - 0.04 % Antimonio 0.10 - 0.20 % --- Oro 0.25 - 0.35 Grs/TMS --- Plata 125 - 135 Grs/TMS --- Plomo --- 0.003 - 0.030 % Oxido de Calcio --- 0.05 - 0.35% Renio --- 450 - 1200 ppm Dentro de los servicios que proporciona la Gerencia de Concentradora (antes Plantas), están los de mantener presentables las instalaciones de la Planta, así como sus caminos de acceso a cada una de las áreas de la misma, para lo cual, se auxilia con maquinaria y equipo como: Waldons, BobCats, Barredoras, Cargadores Frontales, Camiones, Tractores, etc., Estos equipos tienen también la finalidad de apoyar directamente la producción como es el caso de los tractores en los periodos cuando se presenta la condición de bajo nivel de carga en los almacenes de mineral ya sea, el de Gruesos o el de Finos provocados por: Mantenimiento a Bandas transportadoras, afectación de lluvias, etc., tiempo en el que se vuelven un factor importantísimo para mantener los niveles de producción tanto en la Trituración como en la Concentradora, de tal manera que en los últimos años la estadística por concepto de falta de carga en la Molienda haya desaparecido casi por completo luego que en años pasados, este factor equivalía al 50% del total de tiempos fuera de operación de los equipos en el área de Molienda. 5.3.3. Relación Cliente-Proveedor para Concentradora. Proveedor Calidad • Cliente Tamaño del mineral 100% menor a < 60" • Cero trampas metálicas (Fierros) y materiales no deseables Mina (barricas, hules, etc.,) • Trituración Primaria Cero encampanamientos con carga muy Húmeda y arcillosa (lodo) Trituración Primaria Trituración Fina • Tamaño no mayor de 6 " • Tamaño en el mineral < 3.0 % mayor a 1.5 " • Cero piedras de sobre tamaño ( mayores a 2") Trituración Fina Molienda • Cero artículos pedacería de o módulos, etc., • Tamaño de partícula 30 a 32% + 100 Mallas • Sólidos en la pulpa: 28 a 32%. • Intermitencia de carga, taponamiento de tolvas. • Ley de Cobre: 0.40% o mayor. Pronóstico. (Proveedor Mina) • Óxidos (CuO) : No mayor a Molienda lo pronosticados Flotación. (Proveedor Mina) • Fierro: No mayor a lo pronosticados (Proveedor Mina) • Molibdeno: Pronóstico (Proveedor Mina) • Otros Metales (Pronóstico) ver especificaciones de productos (Proveedor Mina) • Molibdeno en Concentrado de Cobre Mo no menor a 0.50% Flotación • Fierro en concentrado de Cobre - Mo No mayor a 28% • No exceso de reactivos Molibdeno. (Consumos en pronóstico) • pH en la alimentación al espesador Molibdeno de Cu no menor a 7.0 • Filtros Sólidos en la alimentación entre 14 a 22% Filtros Ver especificaciones de productos Embarques de Concentrado de Cobre (Producto Final) Molibdeno Ver especificaciones de productos Embarques de Concentrado de Molibdeno (Producto Final) 5.3.4. Proceso Seco (Trituración Primaria y Fina). La mena (mineral) es acarreada desde el tajo en camiones de 170, 200 y 240 toneladas métricas secas de capacidad y es descargada dentro de 2 quebradoras giratorias Allis Chalmers de 60 x 89 plg. En esta sección de trituración primaria la mena se reduce hasta un tamaño aproximadamente 80% < 6 pulgadas y es descargada dentro de unas tolvas de compensación. Dos alimentadores de placas Stephens-Adamson de 96 plg de ancho por 27 pies de largo son usados para dirigir el material quebrado fuera de las tolvas de compensación y transferir el material a la banda transportadora No. 1 la cual es de 72 plg de ancho por 3215 pies de largo, banda con cable de acero, hacia el almacén de material grueso. El almacén de material grueso es cónico con pendiente y tiene una capacidad viva de 204,000 TMH. La sección de trituración fina incluye las etapas de quebrado secundario, cribado primario, operaciones de trituración terciaria y el cribado secundario. Aproximadamente el 80% del producto triturado es más fino que 2 plg. La mena es obtenida desde el almacén de material grueso usando 8 alimentadores de placas pettibone universal de 48” por 12 pies localizados en 2 túneles de recuperación y descarga dentro de una banda transportadora de 60” de ancho (BT 3A Y 3B). Cada uno de los 2 transportadores transfiere el material hacia un túnel conductor de 72” de ancho el cual envía la alimentación a 3 tolvas de las quebradoras secundarias teniendo una capacidad viva de 1,350 TMH. El cribado primario es efectuado por 6 cribas vibratorias de doble cama marca Tyler de 6 por 16 pies. El material menor a 7/16” descarga directamente en dos bandas transportadoras (BT9A y 9B) para conducirlo al almacén de finos. Los tamaños gruesos son alimentados a la trituradora secundaria. El circuito de trituración secundaria consiste de 6 quebradoras de cono Allis Chalmers de 17 por 84”. El producto de la trituración secundaria descarga en dos bandas transportadoras de 72” de ancho (5A Y 5B), las cuales están equipadas con carros distribuidores de carga y esos descargan en 20 tolvas de la planta de cribado. El material grueso de la planta de cribado regresa a la planta de trituración por medio de dos bandas transportadoras (7A Y 7B) aceradas equipadas con 12 tolvas de compensación de alimentación de 2700 TMH vivas. Bajo cada una de esas tolvas 12 bandas alimentadoras de velocidad variable están instaladas para alimentar la trituración terciaria. El circuito de trituración terciaria consiste de 12 quebradoras de cono marca Allis Chalmers de 3 por 84” operando en circuito cerrado. La planta de cribado fino está dividida en 2 secciones, cada sección consiste de 10 tolvas de compensación con una capacidad total de 4,500 TMH, bajo cada tolva están instaladas 20 bandas alimentadoras, cada una de las cuales alimenta a una criba de doble cama vibratoria marca Tyler de 8 ft por 20 ft por sección, que alimenta a cada una de las 10 de 8 por 20 pies. El material fino, producido por la planta de trituración con no más de 2% +½ plg de tamaño, es enviado al almacén de material fino con una capacidad de 309,000 TMH. La planta de trituración fina tiene una eficiencia de operación muy alta usando un sistema experto para controlar el proceso, este sistema de control de supervisión obtiene del proceso mediante unos instrumentos muy complejos instalados en las quebradoras, bandas transportadoras, sistemas hidráulicos y otros equipos, una serie de datos que son procesados en el programa de cómputo que optimiza las acciones para controlar. Con este sistema experto instalado en 1991la producción ha obtenido un incremento con unas operaciones muy estables, ayudando a incrementar la disponibilidad mayor a 94% en 1999 con una eficiencia de más de 91,540 TMS por día. 5.3.5. Proceso Húmedo (Concentradora). El material fino es sacado del almacén de Finos por 36 orificios de salida de 40 plg por 10 pies, 3 de cada uno de esos orificios en diferentes conductos de salida, alimentan a una banda transportadora de 48 plg por 469 pies y que a su vez alimentan a cada uno de los 12 molinos de bolas. El circuito de molienda primaria consiste de 12 molinos Dominion de 16.6 por 24 pies con bolas de 3 plg como medio de molturación, movidos por motores de 4,000 hp. Los molinos operan en circuito cerrado con ciclones krebs D-26. Ver Figura 6 de Anexo Fotográfico. Se tiene registrado el año 1999 con un récord de 33, 466,020 TMS de molienda, con una eficiencia de 91,688 TM por día y 342.8 TMS/Hr y una disponibilidad de los molinos de 93.40%. La operación de los molinos tiene también un sistema experto, instalado en 1988 y actualizado constantemente de acuerdo con las nuevas versiones de programación y equipo de cómputo. Este sistema complejo ha sido de vital importancia para obtener el alto nivel de producción, de tal manera que se tiene personal técnico propio para efectuar modificaciones y nuevos desarrollos en las demás áreas de la Gerencia, aspecto en el que se está continuamente enfocando como un objetivo principal de los Departamento de Instrumentación, Eléctrico, Ing. de Proceso, Operación e Ing. de Plantas. Los reactivos para el proceso son cal, espumante CC1065-MIBC, Colector AP-8944 de Cytec y una mezcla desarrollada por personal de Mexicana de Cobre llamada Hidromina, para incrementar la recuperación de Molibdeno. Los circuitos de flotación están divididos en 2 secciones, cada una de ellas procesa el producto combinado de 6 molinos (del no. 1 al no. 6 y del no. 7 al no. 12) en 5 filas de 10 celdas de flotación primaria de la marca Outokumpu de 1,350 pies cúbicos de capacidad. Los concentrados primarios de cada sección de flotación avanzan a los circuitos de remolienda-limpiadoras, 2 en total; cada uno de ellos consistiendo de 2 molinos remoledores marca Dominion de 10 x 24 pies conectados a un motor de 1,100 HP, operando en circuito cerrado con ciclones krebs D-15 y 4 filas de celdas limpiadoras marca Denver de 500 pies3 en un arreglo 4-2-6 como 1ª limpia, 2ª limpia y Agotativas. La combinación de colas primarias y Agotativas son espesadas en 6 espesadores de pulpa, 5 de 350 pies y de uno de 500 pies de diámetro previo a enviarlo por gravedad a la presa de jales. Ver figura 7 de Anexo Fotográfico. La sección de flotación tiene un sistema experto para controlar el proceso, instalado en 1995, y existe el proyecto para tener un sistema experto más amplio y así integrar los 3 sistemas expertos enlazando la trituración, molienda y flotación. Una planta de cal provee la lechada de cal a la concentradora para controlar el pH y un suplemento de agua cruda proveniente de la presa “La Angostura”, localizada en área contigua a las instalaciones de la Planta Concentradora, son algunas de las instalaciones auxiliares. Ver figura 8 de Anexo Fotográfico. El sistema de agua recuperada recibe agua de los Espesadores de colas, Espesador de concentrado y de la presa de jales. El consumo de agua fresca es de 0.34 m3/TMS y el de agua recuperada es de 2.14 m3/TMS. El consumo promedio de energía es de 17.8 kw/TMS. Además se amplió la Planta Concentradora en su sección primaria, instalándose 40 celdas Wemco de 1,000 pies3 de capacidad y un adicional circuito de limpieza para el producto de estas celdas, consistente en una batería de ciclones de tamaño D-10, cuya descarga se alimenta a un banco de flotación de tres celdas de 50 pies cúbicos, marca Denver y el Concentrado obtenido va hacia un Molino Vertical de 60 HP (6’ X 36’) marca Svedala, el producto es un Concentrado de Molibdeno. Nota: Actualmente en proceso de ajustes de variables para mantener su continuidad y está pendiente por terminar la sección de Cobre correspondiente a esta misma planta. El concentrado final es enviado por gravedad a 2 espesadores de la planta de Molibdeno de 160 pies de diámetro. En esta planta, a través de las operaciones unitarias de flotación, concentración, lixiviación, filtrado y proceso de secado, es donde se produce el concentrado de Molibdeno; y el concentrado de Cobre es rechazado y enviado para filtración y almacenamiento. La sección de flotación, consta de flotación primaria y ocho etapas de limpieza y el producto obtenido es espesado en un hidro-separador de 40’ y lixiviado en tanques agitados con capacidad para 22 toneladas y finalmente el concentrado de Molibdeno, es filtrado, secado y empacado en tambores de acero de 400 kilos de capacidad. El concentrado de Cobre, libre de Molibdeno, es espesado en un hidro-separador de concentrado de 140 pies de diámetro. El concentrado espesado es bombeado a la planta de filtros (Ver figura 9 de Anexo Fotográfico), que consiste de 6 filtros de tambor marca DoorOliver de 12 por 20 pies. El concentrado filtrado es conducido a un almacén con capacidad para 20,000 TMS de producto, de donde es embarcado por camiones hacia la Planta de Fundición (Plantas Metalúrgicas) a 27 kilómetros de distancia. 5.3.6. Principales Materias Primas e Insumos. La principal Materia Prima de Planta Concentradora es el Mineral extraído de la mina La Caridad, los insumos adicionales que hacen posible la obtención del concentrado de cobre son los que se listan en la siguiente Tabla. Tabla 5.6. Listado de Materias Primas e Insumos utilizados en Planta Concentradora Insumos. Incluyen todos los involucrados en el proceso y servicios auxiliares. No se considera en esta tabla el consumo anual de combustibles para uso energético. Nombre 4 Consumo anual Punto de Insumos involucrados en Comercial proceso Cianuro de Proceso sodio Consumo Estado 5 6 Físico Forma de Almacenamiento 7 Químico N° CAS Cantidad Cianuro de sodio 143 - 33 - 9 35 S CP 156,300 1313-82-2 35 LA TAN 1,466,508 kg Unidad Kg Hidrosulfuro hidrosulfuro de de Sodio Sodio Cal Óxido de calcio 1305-78-8 31 S GT 57,362 ton Sulfuro de sodio 1313-82-2 35 S OF:sacos 180,400 kg 13601-19-9 35 S BP 1,032,000 kg 31 LA TAN 213,632 kg 1309-48-4 34 S OF:sacos 196,600 kg 7733-02-0 51 S CP 53,525 kg Sulfuro de sodio PAS Colector 8944 ferrocianuro y sulfato Colector 8944 Óxido de Óxido de magnesio magnesio Sulfato de Zinc Sulfato de Zinc 000067-630 8 Ácido sulfúrico Teutón 609 Acido sulfúrico Espumante Espumante Teutón M-91 Colector Anti Incrustante teutón T-721 Anti Incrustante Nalco 7801 Floculante N7873 116,35,52 LA TAN 1,002.5 ton ND 31,35 LA TAN 2,294,433 kg ND 31 LA TAN 679,272 kg ND 31 LA TAN 986,138 kg ND 31 LA TAN ND 31 LA TAN 173,262 kg ND 31 LA TAM 6,902 kg Teutón T-609 Teutón M-91 teutón T-1018 7664-93-9 Teutón T-1018 Anti Incrustante teutón T-721 Anti incrustante Nalco 7801 Floculante N7873 181,246 1 Proceso productivo para generar un bien o servicio, o en su caso, proceso de manejo de residuos peligrosos o procesos de tratamiento de agua residual (en estos dos últimos casos, cuando sea la actividad principal). 2 Indicar las sustancias químicas, compuestos y combustibles que se utilicen en el proceso como materia prima. 3 Actividades o equipos que son auxiliares para el proceso productivo, por ejemplo: calderas, sistemas de enfriamiento, baños, cocinas, mantenimiento, montacargas, entre otros. 4 Proporcionar el nombre comercial y químico de los insumos empleados. Cuando se trate de sustancias puras proporcionar el número CAS (Chemical Abstract Service), cuando no aplique indicar NA o cuando no exista información disponible indicar ND. 5 Anotar el número que aparece en los Diagramas de funcionamiento y en la Tabla resumen, correspondiente al punto (equipo, proceso, etc.) en el cual se consume el insumo que se reporta. 6 Indicar si es gaseoso (GP), líquido no acuoso (LN), líquido acuoso, (LA), sólido (S) o semisólido (SS). 7 Indicar si el tipo de almacenamiento es a granel bajo techo (GT), a granel a la intemperie (GI), en tambor metálico (TAM), en tanque metálico (TAN), en bolsa de plástico (BP), en contenedor de plástico (CP), en contenedores de cartón (CC) u otras formas (OF), especifique. Si es el caso indicar más de una clave. 8 El consumo anual se reportará en unidades de masa: mg/año (miligramos/año), g/año (gramos/año), kg/año (kilogramos/año), t/año (toneladas métricas/año) o lb/año (libras/año), o de volumen: L/año (litros/año), gal/año (galones/año), brl/año (barriles/año), m3/año (metros cúbicos/año) o ft3/año (pies cúbicos/año). 5.3.7. Productos y Subproductos. (No incluye subproductos y combustibles formulados que se produjeron y se consumieron en la misma planta) Tabla 5.7. Productos y Subproductos del Área de Plantas. Nombre del Nombre Producto o Químico subproducto Concentrado cobre Concentrado de molibdeno de Estado 1 Sulfuro de cobre 2 Forma de Producción anual Capacidad de 3 producción instalada 4 Físico Almacenamiento SS GT 550000 422,962 ton SS CM 12000 11,233 ton Cantidad Unidad 5 Bisulfuro De molibdeno 1 Si cuenta con el nombre químico del producto o subproducto reportarlo. En caso de no aplicar indicar NA o cuando no exista información disponible indicar ND. 2 Indicar si el producto o subproducto es gaseoso (GP), líquido no acuoso (LN), líquido acuoso (LA), sólido (S) o semisólido (SS). kg 3 Indicar si el tipo de almacenamiento es a granel bajo techo (GT), en contenedor metálico (CM), en bolsa de plástico (BP), en contenedor de plástico (CP), en contenedores de cartón (CC) u otras formas (OF), especificarlo en el mismo espacio. Si es el caso indicar más de una clave. 4 Indicar la capacidad de producción de la planta en las mismas unidades en que se reporta la producción anual. 5 La producción anual se reportará en unidades de masa: mg/año (miligramos/año), g/año (gramos/año), kg/año (kilogramos/año), t/año (toneladas métricas/año) o lb/año (libras/año); unidades de volumen: L/año (litros/año), gal/año (galones/año), brl/año (barriles/año), m3/año (metros cúbicos/año), ft3 /año (pies cúbicos/año); o unidades/año o piezas/año. 5.3.8. Consumo Energético. Tabla 5.8. Consumo anual de combustibles para uso energético (no incluye el utilizado en vehículos). Consumo anual Tipo de Área de consumo Combustible Planta de Molibdeno (para calentadores de 1 Keroseno Cantidad Unidad2 175,056 0.0056 Kgr/TMS aceite) Molida Energía Energía Eléctrica 594,262,071 KW Eléctrica 1 Indicar si el combustible empleado es gas natural (GN), gas LP (LP), combustóleo pesado (CBP), combustóleo ligero (CBL), gasóleo (GO), diáfano (DF), diesel (DI), gasolina (GA), carbón (CA), coque de carbón (CCA), coque de petróleo (CPE), bagazo (BG), celulosa (CL), madera (MA), combustibles formulados (RC), especifique cuál u otros (RO) indicando el nombre del combustible en el mismo espacio. Cuando no aplique indicar NA. 2 El consumo anual de combustible se reportará en unidades de masa: mg/año (miligramos/año), g/año (gramos/año), kg/año (kilogramos/año), t/año (toneladas métricas/año) o lb/año (libras/año), o de volumen: L/año (litros/año), gal/año 3 3 (galones/año), brl/año (barriles/año), m /año (metros cúbicos/año) o ft /año (pies cúbicos/año). 5.3.9. Emisión de Contaminantes a la Atmósfera (gases y/o partículas sólidas o líquidas). Tabla 5.9. Características de la maquinaria, equipo o actividad que genera contaminantes. Equipo de combustión y/o actividad Nombre del Tiempo de equipo maquinaria, o 1 actividad CALENTADOR operación (horas/año) Capacidad del Tipo de emisión equipo 3 que genera emisiones a la atmósfera 4 Tipo de Cantidad Unidad 4 quemador Consumo anual de combustible(s) Tipo 5 Cantidad Unidad 1980 gas 1420 MJ/hr flama Keroseno 43,764 Litros 2693 gas 1420 MJ/hr flama Keroseno 59,519 Litros 3247 gas 1420 MJ/hr flama Keroseno 71,773 Litros 1 HEATEC INC CALENTADOR 2 HEATEC INC CALENTADOR 3 HEATEC INC 6