Fundamentos_Geometalurgia

Curso: Evaluación de Procesos Mineralúrgicos Departamento de Departamento Ingeniería en Minas Facultad de Ingeniería

“Fundamentos de la

Geome Geo meta talur lurgia gia de min miner erale aless de Cobre”

Hernán Vives Navarro Junio 2014

Universidad de Santiago

INTRODUCCIÓN La mi mine nerría es un unaa de la lass ac acti tivvida dade dess eco con nóm ómiica cass de al altto rie iesg sgo. o. Constantemente la incertidumbre y los riesgos están presentes, no sólo en los factores externos externos (mercado), como los precios de los metales y de los insumos requeridos, sino también en aquéllos internos propios del yac acim imiien entto rel elac acio iona nado doss con la ge geol olo ogí gíaa (l (leeyes, ti tipo po de roca cas, s, alteraciones, estructuras) estructuras) y la explotación. El estudio y la evaluación técnico-económica de un proyecto minero, podría alcanzar, desde el descubrimiento hasta su entrada en operación, entre 8 y 12 años.

INTRODUCCIÓN El proyecto minero minero se estudia por etapas, las cuales conforman el Ciclo de vida de un Pr Proy oyec ecto to Mi Mine nerro (D (Del elin inea eami mien ento to ge geol oló ógi gico co,, et etap apaa de pe perf rfilil,, de prefactibilidad, de factibilidad y de inversión), donde se busca precisar la información técnica-económica en cada una de éstas. Al finalizar cada etapa (hito), la decisión de continuar a la siguiente dependerá si el proyecto es rent re ntabl able, e, has hasta ta cul culmin minar ar ev even entua tualme lment ntee co con n la co const nstruc rucció ción n y po post steri erior or operación del proyect proyecto. o.

INTRODUCCIÓN En cada etapa se persigue reducir la incertidumbre que posee el yacimiento, cono co noci cien endo do co cons nsec ecut utiv ivam amen ente te co con n ma mayo yorr de deta tallllee la lass características geológ ge ológic icas, as, met metalú alúrg rgic icas, as, fís físic icas, as, quí químic micas, as, min miner eraló alógic gicas as (leyes (leyes del mineral prod pr oduc ucttos os,, de su subp bprrod oduc ucto tos, s, le leye yess de im impu purrezas as,, du durreza de la roc oca, a, recup re cuper eraci ación ón me meta talúr lúrgic gica, a, et etc) c) y geotécnicas. Al conjunto de estas actividades se le denomina “exploración”. Con el sustento que se origina, se realizan los estudios de ingeniería de diseño y planificación minera, y las respectivas evaluaciones evaluaciones económicas para cada etapa del ciclo. Este identificación se realiza mediante “muestras” de sondajes diamantinos, de detritos de sondajes de aire reverso (incluye pozos de tronadura), de marinas de piques y de túneles de exploración, entre entre otras.

Contenidos de la Presentación 

GEOMETALURGIA.

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CARACTERIZACION GEOMETALURGICA.

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Muestreo de Yacimientos.

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Preparación de Muestras.

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Parámetros Geometalúrgicos.

PRUEBAS METALURGICAS. 

Pruebas Escala Laboratorio: Conminución.

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Pruebas Escala Laborat Laboratorio: orio: Concentr Concentración. ación.

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Pruebas de Lixiviación.

GEOMETALURGIA La Geometalurgia es una disciplina que integra a la geología y metalurgia. Permite identificar y clasificar a los minerales según su comportamiento frente a determinado proceso metalúrgico. De esta forma se consigue planificar y dirigir más eficientemente la explotación minera y consecuentemente se maximiza el valor económico del negocio minero.

Los yacimientos poseen alta variabilidad de leyes y comportamiento metalúrgicos, por consiguiente requieren de un análisis profundo para conocerlo y así consolidar los compromisos del proyecto.

GEOMETALURGIA La información geometalúrgica del yacimiento no sólo debe ser conocida para las etapas del proyecto, sino también para la operación minera. Hito de Decisión

Descubrimient o Delineamien to Geológico Año - 1

Hito de Decisión Perfil

Año -2

Año -3

Hito de Decisión

Prefactibilidad Año - 4

Año -5

Hito de Decisión Inicio Operación

Factibilidad Año -6

Estudios Preinversionales

1- Prospección geológica 2- Estudios de Ingeniería (diseño) 3- Pruebas Metalúrgicas (caracterización) 4- Infraestructura de prospección (caminos, agua, etc.)

Año -7

Año -8

Año -9

Año 1

Inversión (Construcción)

1- Pre-stripping 2- Desarrollos Mineros Subterráneo (Accesos) 3- Tranque de relave 4- Construcción de Planta de Procesos 5- Adquisición de equipos (mina-planta) 6- Infraestructura (caminos, red eléctrica, agua)

Cierre Faena Año 2

……. Año 9

….……….

Año 20

Operación Minera (Ingresos/Costos)

Reinversiones 1- Reemplazo Equipos 2- Desarrollos Mineros Rajo (Mineral a la vista) 3- Habilitación Botaderos 4- Preparación Minera Subterránea 5- Exploraciones geológicas (precisión de información) 6- Refacción de Instalaciones 7- Cierres parciales de instalaciones (botaderos, etc.) 8- Cierre faena

Conocimiento del Recurso (Categorización) Mayor Incertidumbre

Menor Incertidumbre

GEOMETALURGIA ¿Qué impactos tiene la correcta definición de los parámetros geometalúrgicos?

GEOMETALURGIA Dominio

Recorrido (Resultados)

GEOMETALURGIA Modelo Geológico Modelo Geometalúrgico Plan Geometalúrgico Planificación Minera Procesamiento de Mineral Aseguramiento del Programa de Producción (Rentabilidad Esperada)

Variabilidad (Riesgo del Negocio)

GEOMETALURGIA

GEOMETALURGIA ¿Qué impactos tiene la correcta definición de los parámetros geometalúrgicos?

RECURSOS MINEROS

Confiabilidad de Sustentos Geo-Minero Metalúrgicos

RESERVAS MINERAS

Inferidos

Indicados

Probables

Medidos

Probadas

Aplicación de factores tecnológicos-económicos-financieros, regulatorios, legales y gubernamentales aplicados a la minería, a los procesos, y a la comercialización.


GEOMETALURGIA.

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Pruebas Escala Laboratorio: Concentración.

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CARACTERIZACION GEOMETALURGICA       

Muestreo de yacimientos. Preparación mecánica de muestras (Teoría de Muestreo). Caracterización Geológica. Caracterización Metalúrgica. Caracterización Química. Caracterización Caracterización Física. Geológica Caracterización Mineralógica. Caracterización Metalúrgica Muestreo

Muestra Representativa

Preparación de la Muestra

Caracterización Física Caracterización Química Caracterización Mineralógica


GEOMETALURGIA.

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Muestreo de Yacimientos 

Perforación de sondajes diamantino.

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Detritos de perforación de sondajes de aire reverso.

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Pozos de tronadura.

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Marinas de exploración de túneles , piques.

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Bancos, canaletas o zanjas en túneles.

Muestreo de Yacimientos

Preparación de la Muestra


GEOMETALURGIA.

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

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Parámetros Geometalúrgicos Geología 

Alteración

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Litología

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Zonación

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Mineralización

Química

Asociaciones Mineralógicas

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Texturas

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Tipos de Minerales

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Tamaño de Liberación

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Impurezas

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Morfología

Modo de Ocurrencia

Leyes Impurezas

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Composición Mineralógica

Ley elementos solubles/insol.

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Elementos Trazas (Sb, Bi, Au, Ag, Te, Hg, F, Ge, Se, etc.)

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Ley de Producto Ley de Subproductos

Física 

Densidad

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Dureza

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Metalúrgica 

Recuperación Metalúrgica

Peso Específico

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Distribución Granulométrica

Consumo Específico de E°

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Humedad

Calidad del Concentrado

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Porosidad

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Consumo de Reactivos

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Chancabilidad

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Moliendabilidad

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Abrasividad

Parámetros Geometalúrgicos MUESTRA TESTIGO DE SONDAJES

CARACTERIZACIÓN

QUÍMICA - Cu to ta l y s ol ubl e

FÍSICA

MINERALOGICA

- P es o E spe cí fi co

C l To ta ly s ol ub le

- D ens ida d A pa ren te

- Fe total, soluble

- Humedad de Impregnación

- As - Mn NO3-

y saturación . - Permeabilidad

Caracterización Potencial Lixiviable

- E sp ec ie s m in er al óg ic as m ena y g ang a

Te st S ha ker (R T) H

- Asociaciones

2SO 4,

Test Shaker H

-De sc ri pc ión M ac ro sc ópi ca -Alteración

25ºC (Cu verdes )

2SO 4/Fe 2(SO 4) 3

Te st Sh ake r H Test Shaker H

2SO 4/FeSO 4 2SO 4 20%

-Litología

DETERMINACIÓN DE DOSIS DE ÁCIDO EN CURADO Granulometría = ½"; 1" y 1½ "

PRUEBAS DE LIXIVIACIÓN EN COLUMNAS

1M

Granulometría = ½ "; 1" y 1½ " (Asim ilada a curva de chancador Industrial)

PRUEBAS AMENABILITY TEST MODELO GEOLÓGICO

ANALISIS EXPLORATORIO DE DATOS

MODELO GEOMETALURGICO

Parámetros Geometalúrgicos La caracterización geometalúrgica del yacimiento se focaliza principalmente en el estudio de la variabilidad espacial de datos como: • Work Index para Molienda de Bolas (WIBOLAS): permite identificar el WI BOLAS de

diseño de la planta de molienda, determinar la potencia requerida en molienda de bolas y estimar la capacidad de tratamiento instantánea (tph) de la planta de molienda, de acuerdo a la participación de los diferentes dominios de litología-alteración en el plan minero del proyecto.

• Recuperación metalúrgica de cobre, de subproductos y de impurezas:

permite, a través de técnicas geoestadísticas, asignar los atributos de Recuperación a cada celda del modelo de bloques. Este modelo es utilizado por el proceso de planificación minera para generar el plan de producción del proyecto, información necesaria para determinar los principales indicadores económicos del proyecto.

Parámetros Geometalúrgicos • Calidad del concentrado final: permite conocer los rangos de variación de

las especies mineralógicas y elementos químicos menores (subproductos e impurezas) y mayores contenidos en el concentrado final. Con base en esta información, se identifica los efectos en los sub-procesos aguas abajo tales como plantas de ácido, fusión, plantas de remoción de impurezas, etc. Para la caracterización geometalúrgica se selecciona muestras de testigos de sondaje geológico (p.e: de 30 kg/c). Las muestras deben representar, por ejemplo, los primeros 5 años del proyecto, considerando diferentes dominios de litología-alteración-mineralización del yacimiento. Con estas muestras se realizan, por ejemplo, Test Estándar de Bond para Molienda de Bolas para estimar el WI y ensayos de Flotación Primaria a escala de laboratorio, para la Recuperación metalúrgica de cobre, de subproducto y de impurezas, como arsénico.


GEOMETALURGIA.

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Escala Laboratorio: Conminución Chancado: Test Estándar de Bond para Chancado.  Test de Abrasión. 

Molino: Test Estándar de Bond para Molienda de Barras.  Test Estándar de Bond para Molienda de Bolas.  Test de Abrasión.  Molino SAG: Test de Starkey.  Test de Abrasión. 

Test Estándar de Bond - Chancado 

El Test Estándar de Bond para Chancado, también llamado Test de Impacto de Baja Energía, permite determinar el índice de trabajo de un mineral (KWh/t).

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Este índice de trabajo describe la competencia (resistencia a la fractura) de un mineral en los tamaños gruesos.

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Este índice de trabajo puede ser usado para: a) Estimar los requerimientos de potencia en el dimensionamiento de chancadores. b) Calibrar las aberturas de descarga de los chancadores para un tamaño de producto específico (OSS y CSS).

Test Estándar de Bond - Molino de Barras 

El Test Estándar de Bond para Molienda de Barras permite determinar el índice de trabajo de los minerales (KWh/tc).

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Este índice de trabajo puede ser utilizado para: a) Estimar los requerimientos de potencia en el dimensionamiento de molinos de barras. b) Estimar tasas de tratamiento para una determina potencia instalada.

Test Estándar de Bond - Molino de Bolas 

El Test Estándar de Bond para Molienda de Bolas permite determinar el índice de trabajo de los minerales (KWh/tc).

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Este índice de trabajo puede ser utilizado para: a) Estimar los requerimientos de potencia en el dimensionamiento de molinos de bolas. b) Estimar tasas de tratamiento para una determina potencia instalada.

Test de Abrasión 

El Test de Abrasión determina el Índice de Abrasión que puede ser utilizado para determinar el desgaste de revestimientos y medios de molienda en: chancado, molienda de barras y molienda de bolas.

Test de Starkey Molino SAG 

El Test de Starkey permite estimar el consumo específico de energía de los minerales (KWh/t).



Este consumo específico de energía puede ser utilizado para: a) Estimar los requerimientos de potencia en el dimensionamiento de molinos SAG. b) Estimar tasas de tratamiento para una determina potencia instalada de molienda SAG.


GEOMETALURGIA.

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Escala Laboratorio: Concentración        

Prueba Cinética de Molienda Prueba de Flotación Primaria (Cinética) Prueba de Flotación de Limpieza en Ciclo Abierto Prueba de Flotación de Limpieza en Ciclo Cerrado Determinación pH Natural Determinación Consumo de Cal Prueba de Sedimentación de Pulpas, Concentrados y Relaves Prueba de Filtración de Concentrados

Prueba Cinética de Molienda 

Tiempo de molienda para alcanzar granulometría objetivo (P80 um)



Consumo de modificador de pH (Cal)

Prueba de Flotación Primaria 

Recuperación metalúrgica.

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Recuperación en peso.

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Razón de enriquecimiento.

Prueba de Flotación de Limpieza en C.A. 

Recuperación metalúrgica (etapas flotación de limpieza).

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Ley del cobre en concentrado final.

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Ley de impurezas en concentrado final.

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Ley de sub-productos en concentrado final.

Prueba de Flotación de Limpieza - CC 

Recuperación metalúrgica (etapas flotación de limpieza).



Ley del cobre en concentrado final.

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Ley de impurezas en concentrado final.

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Ley de sub-productos en concentrado final.

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Efecto de recirculaciones en impurezas y sub-productos.


GEOMETALURGIA.

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Pruebas Metalúrgicas de Lixiviación PROYECTO (ESTUDIOS)

OPERACIÓN PLANTA

Objetivo: medir el potencial de extracción Cu y consumo de reactivos en condiciones simuladas.

Objetivo: medir las cinéticas de extracción Cu y consumo de reactivos en condiciones de Planta.

•

•

• •

Preparación de Muestras de Sondaje de aire reverso o diamantino (secado, chancado, división). Caracterización de Muestras (Análisis Químico, Mineralogía, Granulometría, etc.). Pruebas de Lixiviación en Botellas Pruebas de Lixiviación en MiniColumnas.

•

•

• •

• •

Preparación de Muestras de explotación minera o sondajes (secado, chancado, división, tamizado, mezcla composito). Caracterización de Muestras (A.Q., Mineralogía, Granulometría, etc.). Pruebas de Lixiviación en Botellas. Pruebas de Sulfatación (aglomeracióncurado). Pruebas de Lix. en Columnas Piloto. Optimización (H, P80, % finos, aglomeración, riego, impurezas, descartes, hidráulica, etc.).

Pruebas de Lixiviación en Columnas Unitaria Determinación de valores preliminares de la extracción de cobre, consumo de ácido y características de percolación.

Pruebas de Lixiviación en Columnas

Pruebas de Lixiviación en Gaviones

Prueba Piloto de Lixiviación en Pilas

Ejemplo de Proyecto de Chile 

Se desarrolló y caracterizó un modelo geometalúrgico del yacimiento, en base a litología, alteración, mena y calcita.

 Se

definieron los siguientes parámetros de Proceso. ⁻ Altura de lecho ⁻ Granulometría p(80) ⁻ Razón de lixiviación ⁻ Tasa de riego ⁻ Acidez en riego ⁻ Ciclo de riego ⁻ Tasa de curado

 Se

⁻ ⁻

definió: La extracción de Cobre en función de la solubilidad. El consumo de Acido en función de la Litología.

El desarrollo metalúrgico del proyecto se basó en pruebas con minerales provenientes de: ⁻ Sondajes DD, AR y tipo PQ ⁻ Pique 80 m y galerías 310 m E.W y 78 m N.S.

Ejemplo de Proyecto de Chile CAMP.

OBJETIVOS

AÑO

NIVEL DE EXPERIMENTACION BOTELLAS

Nº 1 Caracterización Geometalúrgica Caracterización Geometalúrgica y Nº 2 Definición Preliminar Variables de Proceso Caracterización Geometalúrgica, Generación Información Metalúrgica para Diseño, Lixiviación con Nº 3 Recirculación, Parámetros de Diseño Proceso de Lixiviación, Optimización Adición de Acido

97-99

00

155

43

COLUMNAS GAVIONES

4

42

MUESTRAS TEST

-

Testigos Sond. DD y AR

-

Testigos Sondajes DD y PQ

01

33

115

-

Testigos Sondajes DD y PQ

Verificación Datos Proceso Determinación Parámetros de Nº 4 Escalamiento Pruebas de SX

02 1º Sem.

-

54

12

Pique y Galerías

Estudio Diversas Alternativas de Nº 5 Proceso, Estudio Lixiviación Minerales de Baja Ley

02 2º Sem.

-

18

7

Pique y Galerías

Ejemplo de Proyecto de Chile CAMP.

OBJETIVOS

Estudio Generación Impurezas Nº 6 Estado estacionario Estudio Lixiviación Minerales BcBs Nº 7

Estudio Lixiviación Secundaria de Ripios

Caracterización Geometalúrgica. Nº 8 Cut, Cus 1 y 5 hrs, Cl, Mn, Consumo Analítico Acido Estudio Riego Intermitente, Nº 9 Lixiviación Minerales BcBs-OXN, Lixiviación Secundaria de Ripios Lixiviación Minerales Sedimento Nº 10 Metavolcánico, Optimización Consumo Acido Caracterización Geometalúrgica. Nº 11 CuT, CuS 1 y 5 hrs, Cl, Mn, Consumo Analítico Acido TOTAL

AÑO

NIVEL DE EXPERIMENTACION

MUESTRAS

BOTELLAS

COLUMNAS

GAVIONES

03

-

15

-

Pique y Galerías

04 1º Sem.

-

45

-

Ripios Gavión

-

Testigos Sondajes DD y AR

04

05

05

05

-

-

-

-

41

7

TEST

19.000

-

Pique, Galerías y PQ

-

Testigos Sondajes Geotécnicos Testigos Sondajes DD y AR

-

-

-

9.000

231

341

19

28.000

Ejemplo de Proyecto de Chile DEFINICIÓN CRITERIOS DE DISEÑO

Altura de lecho

:6m

Granulometría p(80)

: 1/2”

Razón de lixiviación

: 1,2 m3/t

Tasa de riego

: 10 l/h-m2

Acidez en riego

: 15 g/l

Ejemplo de Proyecto de Chile Ext. CuT (%) = (0,4201 × CuS/CuT + 52,666) × 0,97

RECUPERACIÓN DE COBRE TOTAL vs RAZÓN CuS/CuT Razón de lixiviación = 1,2 m 3/t P80 = 1/2" 100 90 80

% 70 , n ó i 60 c a r e 50 p u c e 40 R 30 20 10 0 0

10

20

30

40

50

60

Razón CuS/CuT, %

70

80

90

100

Ejemplo de Proyecto de Chile (2) RECUPERACIÓN METALÚRGICA

Ejemplo de Proyecto de Chile (2) RECUPERACIÓN METALÚRGICA Recuperación de Cu vs Rlix. Pilas DMH 100 90 80

% [ u 70 C e d 60 n ó i 50 c a r e 40 p u c e 30 R 20 10 0 0,0

0,5

1,0

1,5

Rlix [ m3/ton]

2,0

2,5

3,0



En esta gráfica se observa claramente el efecto de la granulometría en la recuperación de cobre para este tipo de mineral. A menor granulometría, se observa un comportamiento disolutivo muy favorable y comparable al obtenido en los óxidos in situ sin carbonatos. Por otra parte, a menor granulometría mayor consumo de ácido, para 1 ” el consumo es de 49 kg/t, para 2” es 38 kg/t y para 4” es 36 kg/t.

Ejemplo de Proyecto de Chile (3) Xi (dominios)

Plan alimentación Mina - Planta

Y (Resultados) Producción de Oro

Revisión de Sondajes

Qemscan

Constituyentes:

-Arcillas -Quarzo - Piritas - Feldespatos - Etc.

Caracterización

LabSpec

-DRX -pH -Durezas -Humedad dinámica -Estado de oxidación -Litologías -Alteraciones -Estructuras -Índice de abrasión -Etc.

Caracterización Espectral de posibles dominios

Dominios

Pruebas Metalurgicas Botellas y Columnas:

-Consumo de cal. -Consumo de NaCN. -Recuperaciones -Cinéticas. -Etc.

Fundamentos_Geometalurgia

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