capitulo 6 - Universidad de Antofagasta

Dra. Ingrid Gacés M./Universidad de Antofagasta
6. CODELCO: CHUQUICAMATA
6.1 GENERALIDADES
Chuquicamata posee la mina de cobre, más grande del mundo. El yacimiento de Chuquicamata se
asemeja a un gran anfiteatro de forma elíptica, cuyo cuerpo mineralizado está constituido por súlfuros
y óxidos de baja ley. Las dimensiones del rajo son: 4,3 Km de largo y 3 Km de ancho y 780 m de
profundidad, al año 2000. Mientras que la mina Sur tiene las dimensiones de 1,5 Km de largo y 1 , 5 Km
de ancho por 195 m de profundidad.
Actualmente se explota mineral sulfurado de cobre, representado por calcosina, covelina y energita.
Diariamente se extraen 280.000 toneladas métricas de material, de los cuales 80.000 toneladas son
de mineral con una ley aproximadamente de 1.08% de cobre.
Chuquicamata es un anfiteatro compuesto de bancos simples-dobles y rampas que comunican a
estos bancos con pendientes del 10%. La rampa Oeste se junta con la rampa Este en el chancador y
desde allí continúa por el lado Este hasta el fondo de la mina.
Los bancos tienen dimensiones definidas en altura y ancho de acuerdo a los ángulos de trabajo de los
taludes y a los equipos que operen. Estas dimensiones son de 24 m de ancho y 26 m de alto, con un
ángulo de trabajo de 44º y rajo final de 47º para el sector Este., y 28º para el sector Oeste.
Chuquicamata tiene dos líneas de producción: óxidos y súlfuros,
Codelco Chuquicamata durante 1999 bajó su producción de 327.000 a 298.800 toneladas finos, por el
reacondicionamiento del proyecto RAMS (ripios de mina sur). El año 2000 comienza a operar una
planta para lixiviar ripios de diferentes composiciones, con moderna tecnología. Este es uno de los
principales desafíos técnicos que aborda el yacimiento durante los próximos años, de esta forma
serán compensadas sus bajas, cuando entren al sistema las canchas de lixiviación de la nave
electrolítica de la refinería, y la instalación de una nueva línea de chancado secundario
6.2 PRODUCCIóN SúLFUROS
E1 proceso operativo de obtención del mineral comienza con la extracción de 56.420.000 ton/año de
una ley del 1%, pasando por sucesivas etapas de carguío transporte, chancado y molienda, para
lograr las condiciones de tamaño, dureza y calidad necesarias para la flotación. Durante el proceso de
flotación, se obtiene un concentrado de cobre de una ley de 30%, con una producción de 5000 ton/día
y un contenido fino de 1500 TM de cobre. Este concentrado se funde para obtener los ánodos que
ingresan a la refinería electrolítica en el cual se obtienen los cátodos.
6.2.1 Chancado
El mineral proveniente de la mina pasa a un proceso de chancado primario, en el cual el mineral queda
con un tamaño de 6" a 8". El mineral de 8" es transportado con un mecanismo de correas
transportadoras a la pila Nº2, para luego pasar a la planta de molinos SAG. El resto del mineral es
distribuido a la pila Nº1, la cual tiene un chancador primario y pasa a la tolva de mineral grueso. Esta
tolva tiene 5 alimentadores que abastecen a los harneros cuya función es separar el material fino del
grueso. El mineral grueso pasa por los chancadores secundarios llamados conos estándar, saliendo
el material de un tamaño de 2" a 3'' el cual es nuevamente clasificado por los harneros. El grueso pasa
nuevamente al chancado, para reducir su tamaño a 1/2'' , tamaño adecuado para ser transportado por
correas a la tolva concentradora.
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6.2.2 Molienda húmeda
El material proveniente de la tolva concentradora ingresa a los molinos de bolas, donde se adiciona un
24% de agua con un 76% de sólido. Formando de esta forma una pulpa la que es bombeada a los
ciclones que cumplen con la función de separar las partículas más pequeñas de las partículas
gruesas. El tamaño del material fino es de 0.2 mm, apto para la flotación, mientras que la fracción
gruesa, se recircula nuevamente a la molienda.
6.2.3 Flotación
Este proceso consiste en acondicionar el mineral con agua y aditivos que permiten flotar las especies
ricas en cobre del material estéril, para la cual se coloca en una celda en la que se inyecta aire,
concentrándose de un 1% a un 30% en cobre. Posteriormente el concentrado de cobre pasa a una
etapa de filtración y secado.
Como resultado de todo este proceso, se obtiene una producción de 500 ton/día. El concentrado de
cobre sale con una ley de un 30% donde equivale a un concentrado fino de 1500 ton métricas de
cobre.
Respecto al proceso de flotación, los aditivos que se agregan para hidrofilizar las partículas, son:
· Colectores: Cuya función principal es proporcionar propiedades hidrofóbicas a la superficie del
mineral. En el caso del mineral de Chuquicamata, se utiliza el mineral: Isopropil Xantato 228 g/ton y
Tiocarbamato 4 g/ton y cal.
· Espumantes: reactivos que permiten la producción de espuma estable, en un tamaño de
burbuja apropiada para llevar los minerales al concentrada, de estos se usan una mezcla de aceite de
pino, MIBC en 50 gr/ton.
· Floculantes: se usa cal, que también es usada como depresante.
El consumo de energía que se requiere en este proceso es 14 kwh/ton y el consumo de agua total
3 3 3
14.423 m /ton de la cual 6.564 m /ton son recuperadas y 7859 m / ton, es fresca.
6.2.4 Fundición
El concentrado de cobre proveniente de la concentradora, se funde a los 1300ºC, transformándose en
ánodos de cobre de 99.6% de pureza de 400 kg de peso, los que ingresarán con posterioridad a la
refinería electrolítica.
Para tal efecto, cuenta con una cadena de procesos metalúrgicos consiste en almacenamientos y
preparación de carga, secado, fusión - conversión, pirorrefinación y moldeo.
Los gases metalúrgicos provenientes de los procesos de fusión y conversión, son enviados a plantas
de limpieza y contacto, los cuales producen ácido sulfúrico usado en los procesos metalúrgicos de la
división.
6.2.5 Refinería
Los ánodos provenientes de la fundición son introducidos en celdas donde se someten al proceso de
electro- refinación. Cada una de estas celdas está cargada con 50 ánodos y 49 láminas iniciales de
cobre, estas se encuentran llenas de una solución ácida de sulfato de cobre.
Mediante la aplicación de corriente eléctrica, el cobre se desprende de los ánodos y se adhiere a la
delgada lámina inicial. Después de 12 días de permanencia en estas celdas electrolíticas, se obtiene
el principal producto comercial de Chuquicamata, un electrocátodo refinado con un contenido de
cobre de 99,99% y un peso de 175 kilógramos. El ánodo desprende el preciado barro anódico, que
contiene 99% de plata y 0,5% de oro.
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Datos referidos a la planta de sulfuros:
Mineral Tratado: 55.137.503 toneladas seca
Toneladas fina: 595.914
Ley del mineral: 1,08% de cobre total
Tamaño de salida en la trituración gruesa: 10-14 % bajo+ ½ pulg, (entrada a la molienda húmeda).
Tamaño de salida en la molienda fina: 25- 35% bajo, malla de 54, sobre 242 micrones.
Molienda húmeda: 1,74% de agua.
Granulometría a la salida de la molienda húmeda: 70- 75% bajo la malla.
Cantidad de cobre: 86,76%
Ley de concentrado: 30,94%
Cantidad de concentrado de Molibdeno: 55.137.503 ton seca y 26096,82 ton fina
Recuperación de Molibdeno: 48,85%
3
Consumo de agua: 60 m /ton
olectores: Xantato de 30- 35 g/ ton
Espumantes: MIBG de 10- 20 g/ ton D-250 de 10- 20 g/ ton aceite de pino; 6 g/ ton Octasol 6 g/ ton
Depresantes: Cal 1 kg/ ton
Activantes: no usa
Floculantes: R- 13 9,5 g/ ton (en la actualidad no se ocupa)
6.3 PRODUCCIóN óXIDOS
El proceso operativo comienza la extracción de 154.502 ton/año de mineral oxidado con una ley
promedio de 1,5% de cobre, pasando por una etapa de molienda luego es procesado en una planta de
lixiviación, extracción por solvente y electrodepositación, de los que surgen cátodos de características
similares a los electrorefinados.
6.3.1 Chancado
Es el primer proceso que se realiza al mineral, consiste en la reducción de tamaño con dos
chancadores ALLIS CHALMET tipo Mc.CLLY 660``, que reduce el mineral a un tamaño de 8``, luego
es transportado hacia tres chancadores de cono de tipo SYMONS estándar, estos tienen una
capacidad de reducción de tamaño desde 8'' a la entrada y 1/2'' a la salida del chancador.
La tercera etapa de chancado se realiza con 6 chancadores de cono SYMONS, estos tienen una
capacidad de reducción desde 1/2'' a 3/8'' A la salida de los chancadores el mineral es transportado a
un proceso de lixiviación.
6.3.2 Lixiviación en bateas
El mineral proveniente de los chancadores es depositado en bateas, poniéndose en contacto continuo
con el extractante que en este caso es el ácido sulfúrico. Ello permite que el cobre se disuelva,
generándose una solución de sulfato de cobre con 8,5 a 9,5 g/l. La solución posteriormente es enviada
a la planta de extracción.
6.3.3 Lixiviación en botadero
Este proceso de lixiviación trata menas de baja ley, con mineral de tamaño menor de 2 pulgadas.
Generalmente los botaderos son de una altura 30 metros o más, y su forma es de un cono truncado. El
material de lixiviación forma una inclinación que tiene un ángulo de reposo.
La operación del proceso consiste en preparar un área denominada módulo, el que se irriga con una
solución de 18 g/1 de ácido sulfúrico y 8 g/l percolando los ripios el cobre presente se disuelve
generando soluciones de sulfato de cobre de 4,7 a 5,0 g/1 de cobre. Estas soluciones son captadas y
bombeadas hasta la planta SX.
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6.4 EXTRACCIÓN POR SOLVENTE (SX)
La solución lixiviada se deposita en estanques los cuales contienen una solución extractante que
reacciona formando un compuesto órgano-metálico insoluble en agua y totalmente soluble en
Kerosén, con lo cual se produce la extracción del cobre desde la fase acuosa a la fase orgánica.
6.5 ELECTRO OBTENCIÓN
Este proceso no espontáneo de carácter electrolítico, tiene por finalidad recuperar el metal
proveniente de las soluciones del proceso de extracción por solvente mediante el paso de corriente
eléctrica, desde un ánodo insoluble de aleación de plomo, hacia un cátodo donde se produce la
depositación del metal disuelto.
La electro obtención de cobre se lleva a cabo en celdas electrolíticas, las cuales se agrupan en
secciones y circuitos, es decir en grupos racionalmente distribuidos. Los cátodos obtenidos tienen una
pureza de 99,99% de cobre.
Datos referidos a la planta de óxidos:
Mineral tratado: 9.002.930 ton y 119.700.000 de fino
Ley de mineral: 1,33% de cobre
Recuperación de cobre: 81,53%
El consumo de energía de la planta de óxido es de 188 Kwh/ton de cobre.
Los diversos productos obtenidos en Chuquicamata-Mina Sur y Mina Chuquicamata, se
despachan por ferrocarril o camiones al puerto de Antofagasta, donde se preparan en lotes
para ser embarcados a los diversos mercados, Alemania, Francia, Japón, Inglaterra, Italia y
otros.
Planta Termoeléctrica:
Desde Tocopilla, Chuquicamata recibe el abastecimiento de energía eléctrica.
La planta fue puesta en servicio en 1916 y atiende además a las localidades de Calama y
Tocopilla.
Sin embargo, su principal objetivo es abastecer de energía eléctrica a Chuquicamata. La
planta tiene una potencia instalada de 224 MW, se alimenta mediante 4 circuitos de
transmisión de 110.000 volts, atravesando una extensión de 140 Km.
6.6 HISTORIA DEL YACIMIENTO DE MINA SUR
El descubrimiento de Mina Sur fue casual, por una investigación que se realizó en relación a las
pérdidas de soluciones de la lixiviación de los botaderos de ripios, procedentes de la Mina
Chuquicamata. Estas pérdidas de soluciones no emergieron, debido a la permeabilidad del ripio y de
las grabas del sub-suelo, se filtraron, perdiéndose. Debido a esto, se realizaron pruebas de
prospección, sondajes e inesperadamente se encontraron con la presencia de un manto de minerales
de cobre oxidado a una profundidad de 110 metros.
La zona en general y el yacimiento en particular, se componen de una roca fundamental (diorita,
anbolita, granito). El yacimiento tiene una cubierta sedimentaría con un espesor de una varilla de entre
unos 80 y 150 metros. La cual tuvo origen por una depositación de corrientes de barro y de escombros.
La roca que recibió la mineralización, consiste en dos terceras partes de roca fundamental y el resto de
roca sedimentaría, incluyendo el contacto entre ambas rocas.
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La formación del yacimiento se debe al transporte de soluciones ácidas con cobre de yacimiento de
cobre porfírico de Chuquicamata, facilitada por un sistema de drenaje antiguo.
El paso de estas soluciones habrían sido controladas por la permeabilidad de las gravas y la
facturación fundamental. Con la presencia de minerales de silicatos carbonatos, serían los factores
más importantes que controlarían la reactividad de las rocas al paso de las soluciones y la
consiguiente depositación de óxido de cobre. De esta manera, se formó un cuerpo lenticular, subhorizontal
con una inclinación al sur con una corrida de más de 2 Km.
TABLA Nº6.1: Composición típica del cátodo cCc, de la división Chuquicamata
Composición típica del cátodos cCc
Elementos Concentración (ppm) Cátodo con certificación
Se
Te
Bi
Cr
Mn
Sb
Cd
As
P
Pb
S
Sn
Ni
Fe
Si
Zn
Co
Ag
0.1
0.1
0.1

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6.7 PRODUCCIÓN DE CATODOS, TIPOS Y CARACTERISTICAS
CÁTODOS cCc: Los cátodos cCc se producen de los procesos convencionales de electro-refinación
de la Refinería de Chuquicamata, que tiene una capacidad nominal de 670.000 toneladas al año.
Dichos cátodos están registrados en la Bolsa de Metales de Londres (LME) como Grado A y en el
COMEX como Grado 1, esta marca recibió certificación ISO 9002 en enero de 1998. Las medidas y
peso del cátodo son 1250 cm de largo x 933 cm de ancho y 18 mm de espesor, con 175 Kg.
CÁTODOS cCc SBL: Esta división además, produce cátodos cCc y SBL de marca registrada en la
Bolsa de Metales de Londres (LME) como Grado A y en COMEX como Grado 1. Este producto de
tecnología de electro-obtención con cátodos permanentes, es producida en la Planta de Súlfuros de
Baja Ley de la División de Chuquicamata, con una capacidad nominal de producción de 18.000 TM al
año. Las medidas y peso del cátodo: 0.99 m largo x 0.98 m ancho y 6 mm de espesor, y 45 Kg.
Composición típica de los cátodos
Imágenes del patio de almacenamiento
de cátodos
Elementos
Se
Te
Bi
Cr
Mn
Sb
Cd
As
P
Pb
S
Sn
Ni
Fe
Si
Zn
Co
Ag
Concentración (ppm)
0 . 1
0 . 1
0 . 1
< 1
< 1
0 . 1
0 . 1
0 . 2
< 1
1 . 0
6 . 0
0 . 1
0 . 1
2 . 0
< 1
0 . 1
< 1
0.3
TABLA Nº6.2: Composición típica del cátodo cCc SBL, de la división Chuquicamata
Fuente: http://www.codelco.com/comercializacion/comercial.html
CáTODOS CHUQUI-P: La Planta de Oxidos de la División Chuquicamata, produce cátodos Chuqui-P
de marca no registrada, que es producida mediante una tecnología de electro-obtención con cátodos
permanentes en los circuitos "E" y "F". Estos circuitos tienen una capacidad nominal de producción de
64.000 toneladas métricas al año. El peso del cátodo es 50 Kg y sus medidas son 1.0 m largo x 0.98 m
ancho y 7 mm de espesor.
Los cátodos cCc SX-EW, registrados en la Bolsa de Metales de Londres (LME) como Grado A,
son producidos con tecnología convencional de electro-obtención en los circuitos "A" hasta "D" de
la Planta de Óxidos de División Chuquicamata. Dicha planta tiene una capacidad nominal de
115.000 toneladas métricas al año. Las medidas del cátodo son 1.0 m largo x 1.0 m ancho y 7 mm
de espesor, con un peso de 50 Kg.
COBRE INDUSTRIA Y MEDIO DEL COBRE AMBIENTE
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Composición típica de los cátodos
Chuqui-P
Composición típica de los cátodos
cCc SX-EW
Elementos
Se
Te
Bi
Cr
Mn
Sb
Cd
As
P
Pb
S
Sn
Ni
Fe
Si
Zn
Co
Ag
Concentración (ppm)
0.1
0.1
0.1

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Composición típica de los cátodos
AE SX EW
Imágenes del patio de almacenamiento
de cátodos
Elementos
Se
Te
Bi
Cr
Mn
Sb
Cd
As
P
Pb
S
Sn
Ni
Fe
Si
Zn
Co
Ag
Concentración (ppm)
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.2

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6.8 REFERENCIAS
Revista Minería Chilena,Nº143. Mayo 1993
Revista Minería Chilena,N'176 Febrero 1996
Revista Minería Chilena,Nº187 Enero 1997
Direcmin 1995-1996
Http://www.codelco.com/comercializacion/comercial.html
INDUSTRIA DEL COBRE Pag. 46