Minera San Cristóbal

Laboratorio de Procesos Unitarios II UCB - 2013

Minera San Cristóbal 1. Antecedentes Minera San Cristóbal S.A. (MSC) es una compañía minera boliviana de clase mundial, y una de las instituciones empleadoras más grandes e innovadoras del nuestro país. MSC se centra en la minería de plata, plomo y zinc en la remota provincia de Nor-Lípez en el departamento boliviano de Potosí. Minera San Cristóbal es una subsidiaria de la Sumitomo Corporation, uno de los consorcios empresariales líderes del Japón, operando por más de 400 años. La mina San Cristóbal está ubicada a unos 500 kilómetros al sur de la ciudad de La Paz, y 90 kilómetros al suroeste del pueblo de Uyuni. La elevación media de la zona es de aproximadamente 3.900 metros sobre el nivel del mar. Como la compañía minera más grande del país, el trabajo sólo puede lograrse a través de un compromiso continuo con la seguridad, profesionalismo, trabajo en equipo y transparencia.

Figura 1. Vista Satelital de minera San Cristóbal

MSC se dedica a la mejora continua de la participación y el diálogo con todas las partes clave, y se ha comprometido con Bolivia y en asegurar que la mina San Cristóbal beneficie al Estado boliviano y su gente lo más ampliamente posible. La empresa ha sido reconocida


por lograr los requisitos para la certificación ISO 9001, el proceso internacional que establece las normas para los sistemas de gestión de calidad. MSC también cumple con todas las regulaciones ambientales de Bolivia, así como las establecidas por la ISO 14001 de gestión ambiental y los parámetros de OHSAS 18001 de seguridad y salud. MSC también trabaja diligentemente para cumplir con todas las directrices de la legislación laboral local y los más altos estándares mundiales para la salud y la seguridad de todos sus empleados. 1.1. Inversión Minera San Cristóbal (MSC) hasta la fecha ha invertido USD 1,400 millones en Bolivia, representando la inversión minera extranjera directa más grande del país. Los fondos se han invertido en exploración, estudios de viabilidad, evaluaciones ambientales, ingeniería de proyectos, preparación de la mina, construcción de la planta e infraestructura de apoyo, y en capital de trabajo. La construcción de infraestructura incluyó 200 kilómetros de carreteras (≈ 125 millas), dos puentes, una línea eléctrica de alta tensión de 172 kilómetros (≈ 106 millas) que suministra 230 kV, y un ramal ferroviario de 65 kilómetros (≈ 40 millas).

Figura 2. Planta de minera San Cristóbal


2. Minería y yacimientos La mina de San Cristóbal es una operación a cielo abierto que utiliza equipo y maquinaria de última generación. La empresa Mineral Reserves Associates (MRA) fue quien originalmente diseñó y planificó la operación minera, usando el método de análisis del cono flotante. Al presente, todos los trabajos de diseño y planificación se realizan en el sitio mismo. La planta concentradora procesa 40.000 toneladas de mena por día. Cada día se deben remover de la mina aproximadamente 150.000 toneladas de roca para satisfacer la demanda de producción. La mena extraída del tajo abierto es transportada a la planta de trituración en camiones con una capacidad de 200 toneladas y el material estéril se transporta y se deposita en las áreas designadas para el almacenamiento de desmontes. Una vez triturada, la mena es llevada por medio de una correa transportadora de 1,6 kilómetros (1 milla) de longitud hasta la planta de concentración.

Figura 3. Mina de cielo abierto San Cristóbal

San Cristóbal es un distrito minero ubicado en el sudoeste de la faja argento estañífera de Bolivia, que ha sido una fuente reconocida de producción de plata desde el siglo XVI. En

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todo ese tiempo, esta faja ha sido una de las fuentes de plata más abundantes en el hemisferio occidental. El principal yacimiento consta de dos zonas mineralizadas conocidas como Jayula y Tesorera, las cuales se encuentran alojadas en la parte central de una cuenca sedimentaria volcánica que tiene 4 kilómetros de diámetro. Tres kilómetros al suroeste de Tesorera se encuentra otro yacimiento que se conoce como Ánimas. Los principales minerales de interés económico en estos yacimientos son la esfalerita, la galena y la argentita, que corresponden a sulfuros de zinc, plomo y plata, respectivamente. 2.1. Tipo de mineralización La característica principal del yacimiento de San Cristóbal es la mineralización en forma de vetas delgadas, vetillas y diseminaciones, que juntas forman un yacimiento de baja ley. A pesar de ser muy grande, no es posible explotar eficientemente el yacimiento con el uso de métodos tradicionales de minería subterránea. A fin de cuantificar las reservas de la mina, se tuvieron que perforar aproximadamente 160.000 metros. Sobre la base de los resultados de este amplio programa de perforación se pudo determinar, en forma previa al inicio de la explotación, la existencia de reservas probadas y probables para que la mina tenga una vida útil de aproximadamente 17 años.

Figura 4. Características de las vetas

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Las reservas estimadas al 30 de Junio de 2011, sobre la base de los resultados de la última campaña de perforación son: 285.303.000 toneladas, con 1,41% de Zn, 0,48% de Pb, y 53,0 g/t de Ag. Por las características principales del yacimiento (mineralización en forma de vetas). Los métodos tradicionales de minería subterránea son ineficaces y antieconómicos. Minera San Cristóbal ha tenido éxito en tener acceso a estos recursos minerales de gran tonelaje y de baja ley con métodos que son utilizados muy a menudo por operaciones mineras en otras partes del mundo, pero rara vez en Bolivia. 3. Proceso productivo En las etapas iniciales de operación, se espera que la mina de San Cristóbal produzca aproximadamente 1.300 toneladas métricas/día de concentrados de zinc-plata y 300 toneladas métricas/día de concentrados de plomo-plata, para así llegar a un volumen de producción anual estimado de 600.000 toneladas de concentrados. Este ritmo de producción requiere el traslado diario de 150.000 toneladas de roca, 40.000 toneladas de las cuales con contenido de mineral se transportan a la planta de concentración para su tratamiento. Al utilizar el método de minería a cielo abierto para la explotación de un yacimiento minero de baja ley, MSC contribuye a abastecer la demanda del mercado, minimizando a su vez el impacto medio ambiental. La empresa está dedicada a la mejora continua de sus procesos. El proceso productivo de la empresa se lo puedo esquematizar en la siguiente figura:


Figura 4. Esquema de la planta de procesamiento de materiales


El material transportado por la correa es depositado antes del ingreso a la planta en la pila de almacenamiento o “stock pile”, donde se cuenta con aspersores de agua que riegan el material disminuyendo parcialmente la generación de polvo. De la pila de almacenamiento, el mineral es llevado a la sección de molienda de la planta. Al material seco proveniente de la pila de almacenamiento se le añade cal y agua, y esta mezcla, ingresa al circuito de molienda que consiste de un enorme molino semi autógeno (SAG), de 36 pies de diámetro, dos molinos de bolas de 22 pies de diámetro y un sistema de clasificación con ciclones y recirculación. A la pulpa, que es la mezcla de mena molida y agua, y cuyo tamaño de grano es igual o menor a 0.1 milímetros de diámetro, se le agrega una serie de reactivos antes de ser enviada al proceso de tratamiento, donde se usa el método de flotación diferencial. En la primera parte del circuito se recupera el concentrado de plomo con plata y luego se procede a recuperar el concentrado de zinc con plata. Los concentrados se envían al proceso de espesamiento y filtrado para luego ser cargadas a contenedores cilíndricos para su transporte a puerto por ferrocarril. Esta forma de transporte vita la contaminación al medio ambiente. Las colas, que están formadas por la mezcla de material estéril y agua, son enviadas al espesador de colas y luego al depósito de colas para su almacenamiento. 3.1 Método de explotación Minera San Cristóbal utiliza el método a cielo abierto para explotar este yacimiento de gran volumen y baja ley. Esto significa que se remueven grandes cantidades de roca que luego son transportadas en equipos pesados diseñados específicamente para este tipo de operaciones. Los departamentos de Mina y Geología supervisan toda la operación, incluyendo las siguientes tareas:

• Planificación general. • Reticulado del área a explotar. • Perforación de pozos de voladura. • Coordinación de los análisis de laboratorio de muestras de áreas nuevas. • Delimitación de los bloques mineralizados. • Extracción y transporte de materiales.


Figura 5. Método de explotación

3.1.1. Planificación y gestión Una buena planificación es un componente crítico del proceso minero en Minera San Cristóbal. Se utilizan técnicas avanzadas en cuanto a muestreo, análisis de laboratorio, mapeo geológico y levantamientos topográficos a fin de obtener información precisa y confiable sobre la mina. Los datos y la información de los estudios son administrados y analizados con el paquete informático MineSight, que es la base para toda la planificación y todas las operaciones. El software genera modelos tridimensionales de las reservas de la mina, los tipos de mineralización y los caminos de acceso al tajo abierto. Esto facilita una operación minera más eficaz y al mismo tiempo se minimiza el impacto medioambiental de la operación. La oficina de control en sitio, “Dispatch”, es responsable por un control visual completo de todo el proceso minero, desde la extracción hasta el transporte a la planta procesadora.


3.1.2. Pozos de voladura El proceso de minado comienza con la perforación de “pozos de voladura” que siguen un reticulado de 7 a 10 metros, dependiendo del tipo exacto de roca que se debe extraer en cada lugar. Esta actividad se realiza con equipos de perforación modernos, que pueden penetrar la roca a una velocidad de cerca de 1 metro por minuto. En todo el proceso de perforación, se toman muestras de roca para análisis de laboratorio químicos especiales para determinar de la mejor forma posible el contenido de los elementos y la ley de cada elemento de interés económico (Ag, Zn y Pb). Después de concluir esta fase de perforación, el departamento de geología crea un mapa de muestreo del área entera.

Figura 6. Pozos de voladura

3.1.3. Voladura Minera San Cristóbal utiliza un sistema de “voladuras silenciosas” para romper las rocas en el área meta del tajo abierto. Esto significa que se utiliza una cantidad mínima de explosivos para el resquebrajamiento de las rocas sin llegar a proyectar las mismas a gran distancia. Los explosivos que se usan en este procedimiento se conocen como ANFO, una mezcla de nitrato de amonio y ya sea diesel o aceite usado. Las voladuras por lo general tienen lugar a mediodía de acuerdo con un protocolo de seguridad estricto que implica aislar el área al cerrar los caminos de acceso en un radio de 500 metros en todas las direcciones. Después de la voladura, se verifica con sumo cuidado si todas las cargas activas han explotado para confirmar que no queden cargas no explotadas.


3.1.4. Delimitación de bloques A fin de delimitar las zonas según el tipo de mineralización y el contenido de mineral, se demarcan las zonas con estacas y cintas que se colocan en el suelo antes de la perforación y la voladura. Se diferencian las siguientes categorías:

• Sulfuro de baja ley. • Sulfuro de alta ley. • Óxido de baja ley. • Óxido de alta ley. • Material de transición. • Material de desecho.

Figura 7. Delimitación de bloques

Este trabajo de categorización es la responsabilidad del equipo encargado del levantamiento topográfico que utiliza equipos de medición GPS para este fin. 3.1.5. Transporte de material Guiados por la demarcación de zonas con cintas de colores, cada día los operadores rompen, clasifican, cargan, transportan y depositan aproximadamente 150.000 toneladas de material soltado en las explosiones.

Figura 8. Delimitación de bloques


Esta tarea se realiza las 24 horas al día, usando equipos pesados especializados de alta capacidad. Más o menos 40.000 toneladas de sulfuros, clasificados según ley, o bien son enviadas a la planta trituradora o bien se almacenen temporalmente. Los óxidos se almacenan en un área separada en vista de que Minera San Cristóbal no tiene infraestructura in situ para concentrar este tipo de mena. Los minerales se extraen íntegramente con equipos pesados diseñados específicamente para este tipo de trabajos. La flota de equipos de cargado y transporte consta de 28 camiones CAT 789 y 785 con una capacidad de cargado de aproximadamente 200 toneladas cada uno, además de tres cargadores frontales y tres palas hidráulicas. 3.2. Planta de concentración del mineral Las concentraciones de zinc, plomo y plata son muy bajas en la roca mineralizada extraída de los yacimientos de Jayula y Tesorera en la mina de San Cristóbal; por lo tanto, es necesario que el material pase por un proceso diseñado para incrementar el contenido de estos elementos y obtener productos con un valor comercial. Para lograr esto, se ha diseñado la planta de concentración en la cual se obtienen dos concentrados enriquecidos.

Figura 9. Planta de San Cristóbal

La construcción de la planta de concentración de mineral, que usa el método de flotación, empezó en 2005 y fue inaugurada a mediados de 2007. La planta tiene una capacidad de producción nominal de 40.000 toneladas de mineral seco por día. Funciona 24 horas al día, 365 días al año, excepto en algunos días planificados para el mantenimiento rutinario. Los minerales con valor comercial del yacimiento se presentan en forma de sulfuros y óxidos. En la planta de flotación sólo se pueden procesar los sulfuros. Los sulfuros son minerales cuya composición básica es azufre combinado con diferentes metales – en este caso zinc, plomo y plata. Los óxidos están formados por oxígeno y metales. La planta produce sulfuro de zinc (esfalerita) y sulfuro de plomo (galena). El sulfuro de plata


(argentita) se encuentra en los dos productos. El objetivo de la planta es separar los sulfuros de plomo y zinc entre si y de la roca caja sin valor a través de diferentes fases de trituración, molienda, flotación diferencial, filtrado y secado, a fin de obtener dos concentrados enriquecidos con una humedad menor al 10%, listos para la venta. Para separar los sulfuros del material estéril, en primer lugar es necesario reducir el tamaño del material a ser tratado hasta que se liberen las partículas de sulfuros y se puedan separar del material restante. Esto se logra con el proceso de chancado, seguido por el proceso de molienda. 3.2.1. Chancado Primario El material removido de la mina es transportado al chancador en camiones de alto tonelaje y luego se alimenta al chancador primario o triturador cónico. El objetivo de esta fase de trituración primaria es reducir el tamaño de las rocas extraídas de la mina hasta que tengan un diámetro promedio de 15 centímetros, que es adecuado para que se lleven a los molinos y se sigan procesando.

Figura 10. Chancado primario

El equipo de trituración se complementa con un detector de metal equipado con un separador magnético, una rompedora hidráulica para quebrar las rocas de gran tamaño que no pueden ingresar a la boca del triturador y un sistema de supresión de polvo. La capacidad de la planta trituradora es de 2.200 toneladas por hora.


3.2.2. Pila de almacenamiento (Stockpile) Todo el mineral triturado en el chancador primario es enviado a la planta procesadora mediante una correa transportadora de 1.600 metros de largo y con una capacidad de 2.300 toneladas por hora. El material es depositado desde una altura de 43 metros, formando un gran cono denominado la Pila de Almacenamiento o “stockpile”, donde se acumula el material chancado.

Figura 11. Domo metálico

La pila de almacenamiento está cubierta con un domo metálico para evitar contaminación con polvo. Además cuenta con aspersores de agua que riegan el material para disminuir la generación de polvo que se genera en el interior por su caída. El material de la pila de almacenamiento es cargado a través de tres buzones a otra correa transportadora de menor longitud que la anterior, la cual lleva la carga a la sección de molienda de la planta.


3.2.3. Molienda Al material seco proveniente de la pila de almacenamiento se le añade cal para regular el pH durante el proceso. Esta mezcla ingresa al molino semi autógeno (SAG), donde se inicia el proceso de la molienda. Al interior del molino SAG (con un diámetro de 36 pies), el material seco se mezcla con agua durante la molienda. Esta mezcla de material molido y mezclado con agua se llama pulpa.

Figura 12. Molino SAG

La pulpa que sale del molino SAG pasa a un tamiz cilíndrico denominado trommel. La carga gruesa es recirculada al molino SAG por un sistema de correas transportadoras y la pulpa fina es vertida a un cajón del cual se alimenta a los molinos de bolas para continuar con la reducción de tamaño para posterior tratamiento. Los molinos de bolas, cada uno con un diámetro de 22 pies, están ubicados en paralelo y trabajan en circuito cerrado con dos baterías de hidrociclones, los que permiten clasificar


la pulpa en dos fracciones. La fracción gruesa retorna a molienda y la fracción fina con un diámetro igual o menor a 0,1 milímetros es enviada al proceso de flotación. 3.2.4. Proceso de flotación El proceso de flotación se inicia al cargar la pulpa, a la cual se agregan previamente varios reactivos químicos, en recipientes especiales denominados “celdas de flotación”, donde se agita la mezcla. Por las características propias del mineral que se procesa en esta planta, primero se realiza la flotación del plomo y luego la del zinc. Se introduce aire a presión a la celda para permitir la formación de pequeñas burbujas en el interior de la pulpa a las que, por efecto de reactivos espumantes como el MIBC y el F150 y reactivos modificadores como el óxido de zinc, cianuro de sodio, silicato de sodio y sulfato de cobre, se promueve la adherencia de las partículas del mineral que se desea seleccionar. De esta manera el mineral es arrastrado hasta la superficie en forma de espuma para luego ser retirado de la celda de flotación. Para flotar el plomo se utiliza Aerophine 3418A y Flotec 2200 LF. Para flotar el zinc se aplica Danafloat 468 y Flotec 2041.

Figura 13. Celdas de flotación


Estos procesos se efectúan en circuitos de cinco celdas en serie cada uno y de cada circuito salen tres productos: concentrados, mixtos y colas. Los concentrados se envían al proceso de espesamiento y filtrado. Los mixtos, en los cuales el mineral no ha podido todavía ser extraído completamente, pasa a un proceso de remolienda y clasificación, desde donde el material fino es enviado al circuito de flotación de limpieza y re-limpieza donde el concentrado es finalmente extraído. Las colas son enviadas al espesador de colas y luego al depósito de colas. 3.2.5. Espesamiento y filtración Concluida la flotación, los productos obtenidos, que contienen un alto porcentaje de agua, pasan a la etapa de espesamiento, donde se produce la separación de sólidos (concentrado) y líquidos (agua de proceso) en estanques circulares metálicos denominados espesadores.

Figura 14. Espesadores


Los concentrados (zinc-plata y plomo-plata) que salen de los espesadores son enviados por separado al área de filtración donde se extrae el agua en dos circuitos independientes equipados con prensas horizontales para luego elevar la temperatura hasta obtener una humedad inferior al 10%; después de lo cual queda el concentrado listo para su carguío y transporte por vía férrea hacia el puerto. El agua recuperada en este proceso es bombeada al área de flotación para su reutilización. El proceso, desde la mina hasta el mercado toma aproximadamente 40-75 días. Se requieren pocos días para el paso de la mina a la planta pero se necesita más tiempo para el transporte de la planta al puerto y de allí a las plantas de fundición. 4. Infraestructura Minera San Cristóbal (MSC) ha invertido en la creación de la infraestructura necesaria de transporte, comunicaciones y servicios públicos para explotar plata, zinc y plomo de forma segura y eficiente en sus operaciones localizadas al sudoeste de Bolivia. Además de asegurar que sus operaciones se efectúen de forma eficaz, estas significativas inversiones también sirven para el beneficio de los residentes de las comunidades vecinas. En total, MSC ha invertido en Bolivia hasta la fecha 1.400 millones de dólares, siendo esta la inversión minera de origen extranjero más grande del país. La construcción de infraestructura incluye un total de 200 kilómetros de caminos (≈ 125 millas), dos puentes, 172 kilómetros (≈106 millas) de línea eléctrica de 230 kV y 65 kilómetros (≈ 40 millas) de vías ferroviarias. También ha instalado telecomunicaciones, teléfonos, acceso a Internet, mejor acceso a agua potable, una pista propia de aterrizaje adecuada para el acceso por vía aérea, y muchos otros aspectos para mejorar las operaciones, que benefician al mismo tiempo la calidad de vida local.


Figura 15. Infraestructura

CONCLUSIONES El proceso entero está diseñado de una forma que se maximice el rendimiento económico para la empresa, se minimice el impacto medioambiental, se reciclen los recursos cuando sea posible, todo esto con la aplicación de tecnologías mineras de clase mundial. Minera San Cristóbal revisa el proceso regularmente, con un mantenimiento rutinario, controles de calidad. También es necesario mencionar la importancia de San Cristóbal a la economía boliviana. Siendo, que la irrupción de una empresa de esta magnitud influyó mucho ella. De acuerdo a datos, el incremento del PIB del país en 2008 fue del 6,15%, que sin el aporte de San Cristóbal hubiera sido sólo del 3,78%, vale decir que esta operación respondió por el incremento del 39 % del PIB. Sin embargo, resulta importante hacer notar que comparada con operaciones mineras de otros países como las de los vecinos Chile y Perú, tanto por el tamaño de operación como por el valor de exportación San Cristóbal es mucho más pequeña. Fácil es imaginar la influencia económica en nuestro país de varias megaoperaciones mineras como las de nuestros vecinos.

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