Principales faenas de Toromocho, Perú: Ad portas de ampliar sus instalaciones

Gentileza Tecnología Minera, Perú
Gentileza Tecnología Minera, Perú

La mina ubicada a 4.500 msnm al este de Lima, contará con una planta concentradora que proyecta procesar 117.200 toneladas diarias de mineral.

La minera cuenta con tres sistemas de accionamiento de molino sin engranajes (GMD): un GMD de 28 MW para un molino SAG de 40 pies y dos GMD de 22 MW para molinos de bolas de 28 pies.

Una revisión de los detalles más relevantes del proceso productivo de esta faena que Chinalco prevé operará por 32 años, durante los cuales se realizará la producción de concentrado y almacenamiento de mineral de baja ley.

Adaptación Patricia Avaria R.
Periodista Construcción Minera
Fuente: Revista Tecnología Minera-Perú

Con el objetivo de potenciar y aumentar la producción del Perú, Minera Chinalco anunció en 2013 la ampliación de un 30% de la capacidad de la planta de Toromocho por US$ 1.320 millones, que concluirá durante el segundo semestre de 2016. La mina ubicada a 4.500 msnm al este de Lima, Perú, en el distrito minero de Morococha, contará con una planta concentradora, que proyecta procesar 117.200 toneladas diarias de mineral y producirá, durante los 32 años de vida de la operación, un promedio de 1.838 toneladas diarias de concentrado de cobre y 25,7 toneladas diarias de óxido de molibdeno.
En cuanto al plan de operaciones, contempla la extracción mineral de una mina a rajo abierto, utilizando métodos convencionales de explotación, usando palas y camiones para el transporte del mineral y/o desmonte.
Durante los primeros 10 años de la operación, la producción media será de 2.335 t/d de concentrado de cobre. “El concentrado de cobre será producido a partir del mineral mediante procesos de chancado, molienda, flotación y espesamiento, mientras que la producción de óxido de molibdeno involucrará un proceso de oxidación a presión”, cuentan en Chinalco. Tanto el concentrado de cobre como el óxido de molibdeno serán transportados por ferrocarril hacia el puerto del Callao. Uno de los principales impactos a nivel macro de la operación, es la inversión necesaria para su desarrollo, la cual ascendería  a US$ 2.200 millones equivalentes a aproximadamente el 8% del total de la inversión privada en el Perú. 

Principales instalaciones
Las instalaciones están emplazadas en las cuencas Huascacocha (Morococha), Tunshuruco y Rumichaca. La cuenca Morococha contiene el rajo abierto, el depósito de mineral de baja ley, los depósitos de desmonte oeste y sureste, la chancadora primaria, el taller mecánico y la infraestructura de mantenimiento, un depósito de combustible, el edificio de administración, áreas de acopio de suelo, caminos de acarreo y caminos de acceso. Además, la cuenca posee la actual ciudad de Morococha y las instalaciones de mina existentes y los depósitos de relaves asociados a las operaciones de Compañía Minera Argentum y Minera Austria Duvaz (y otras operaciones mineras históricas). Por otro lado, se encuentra la cuenca Rumichaca, la cual comprende la faja transportadora principal, el complejo de la concentradora, los tanques de agua cruda y de proceso, una cantera de roca caliza (con depósitos de desmonte asociados) y un área de acopio de suelos, además del depósito de relaves en la cuenca Tunshuruco.
El mineral a procesar es trasladado mediante volquetes hacia la chancadora primaria, ubicada al sur del tajo, para posteriormente, ser trasladado mediante fajas transportadoras hacia la planta concentradora a 6 km del área de operaciones de la mina.
Las instalaciones de procesamiento cumplirán la función de separar mediante un proceso de flotación el concentrado no diferenciado “cobre-molibdeno” en concentrado de cobre (con valores de plata) y concentrado de molibdeno, este último pasando por un proceso de valor agregado hidrometalúrgico. Estas instalaciones de procesamiento, incluyen procesos de acondicionamiento, separación, espesado y filtrado, así como también el almacenamiento y transferencia del concentrado de cobre. El concentrado de cobre es transportado vía ferrocarril al puerto del Callao para su exportación. En el caso del óxido de molibdeno, el producto obtenido como parte del proceso de recuperación hidrometalúrgico se empaca en bolsas a granel para transporte y posterior comercialización. En ambos procesos, el suministro de agua será a partir del agua tratada en la planta de tratamiento de aguas del Túnel Kingsmill.
Los relaves serán producidos por la planta concentradora a razón de 115.676 tpd y serán espesados a 69% de sólidos y dispuestos en el depósito de relaves diseñado para tal fin que se encuentra en la cuenca de la quebrada Tunshuruco. 

Tratamiento de aguas ácidas
Toromocho cuenta con un túnel de 11 km de desagüe de aguas residuales de la extracción minera llamado túnel Kingsmill, que fue construido durante los años 1932 y 1934 por la Cerro de Pasco Copper Corporation, para el drenaje de sus minas subterráneas. “Hasta antes de la construcción de la planta de tratamiento, las aguas del túnel Kingsmill, con altos contenidos de metales -principalmente hierro, manganeso, zinc, plomo, arsénicos, aluminio y cadmio- eran vertidas al río Yauli, uno de los afluentes del río Mantaro”, comentan en la minera. Ya en marzo de 2008, Minera Chinalco Perú inició la construcción de la planta de tratamiento de aguas ácidas del Túnel Kingsmill con una inversión de más de US$ 44 millones.

Tecnología
En el 2008, Minera Chinalco Perú solicitó a ABB Switzerland Ltd. tres sistemas de accionamiento de molino sin engranajes (GMD): un GMD de 28 MW para un molino SAG de 40 pies y dos GMD de 22 MW para molinos de bolas de 28 pies.
Los GMD para Toromocho, están instalados a una altura extrema de 4.600 msnm, lo cual representó otro desafío para la ingeniería, puesto que se debió considerar diversos factores. Por ejemplo, a mayor altitud, el aire se vuelve menos denso y la eficiencia de enfriamiento se reduce, las distancias de fuga deben ser mayores y eso afecta el sistema de aislamiento del devanado. También se debió tener en cuenta que la gran altitud no solo representa un desafío para los GMD, sino para las personas que estuvieron en el lugar para realizar la instalación, puesta en servicio, operación y mantenimiento. Una vez instalado, el estator del molino SAG, tiene una altura de más de 21 metros.
El diseño y la fabricación de estos GMD para Toromocho constituyen un verdadero esfuerzo de la ingeniería, ya que todos los aspectos complejos que se mencionaron anteriormente, debieron tener en cuenta de manera conjunta y apropiada con los suficientes márgenes de seguridad. Luego de la fabricación, el siguiente desafío importante fue el transporte. Estos GMD constan de piezas de gran peso y tamaño que debieron transportarse hasta su ubicación final en los Andes peruanos. El estator del GMD, por lo general, se dividió en cuatro secciones para fines de transporte. Un segmento del estator para el molino SAG de 28 MW para Toromocho que posee dimensiones de trasporte de aproximadamente 14,8 m por 6,1 m  por 3,4 metros, con un peso de 130 toneladas. 

Tratamientos térmicos del cobre
El cobre y sus aleaciones permiten determinados tratamientos térmicos para fines muy específicos, siendo los más usuales los de recocido, refinado y temple. El cobre duro recocido se presenta adecuadamente para operaciones en frío como son doblado, estampado y embutido. El recocido se produce calentando el cobre o el latón a una temperatura adecuado en un horno eléctrico de atmósfera controlada, y luego se deja enfriar al aire. Hay que procurar no superar la temperatura de recocido porque entonces se quema el cobre y se torna quebradizo y queda inutilizado. El refinado es un proceso controlado de oxidación seguida de una reducción, cuyo objetivo es volatilizar o reducir a escorias todas las impurezas contenidas en el cobre con el fin de obtener cobre de gran pureza. Los tratamientos térmicos que se realizan a los latones son principalmente recocidos de homogeneización, recristalización y estabilización.
Los latones con más del 35% de Zn pueden templarse para hacerlos más blandos. Los bronces habitualmente se someten a tratamientos de recocidos de homogenización para las aleaciones de moldeo; y recocidos contra acritud y de recristalización, para las aleaciones de forja. El temple de los bronces de dos elementos constituyentes, es análogo al templado del acero, se calienta a unos 600º C y se enfría rápidamente. Con esto, se consigue disminuir la dureza del material, al contrario de lo que sucede al templar el acero y algunos bronces con más de dos componentes.

Proceso
El proceso de la planta es el de lodos de alta densidad. Con cal se separan los metales pesados del agua, lo que permite superar los límites establecidos por las normas vigentes. Para su adecuado funcionamiento, el agua es captada de la boca del Túnel Kngsmill y luego es conducida a la planta.
El proceso seleccionado para la planta de tratamiento es el proceso HDS, el cual se basa en la adición de cal al lodo recirculado en un tanque de mezcla de cal/lodo al inicio del sistema, seguida por la reacción con el agua ácida proveniente de la mina y la separación de sólidos en un clarificador antes de recircular el lodo de la descarga inferior.
El exceso de lodo en el clarificador, es evacuado a las pozas de secado, y el agua clarificada es neutralizada antes de verterse al río Yauli. La planta de tratamiento permite mejorar la calidad del agua del río, pero el Túnel Kingsmill no es el único foco de contaminación en el lugar: a tan solo unos pocos kilómetros, terceras persona seguirían contaminando las aguas del río.
La tecnología de lodos de alta densidad es ampliamente utilizada en el mundo y en el Perú, desde la década pasada. Esta planta sería la de mayor envergadura a nivel mundial, con una capacidad de tratamiento superior a los 5.000 m3 por hora.
El flujo del Túnel Kingsmill (1 m3 por segundo), representaría aproximadamente el 20% del flujo del río Yauli y aproximadamente solo un 1% del caudal del río Mantaro. 

Productos
El principal producto de Toromocho es el concentrado de cobre, cuyos componentes de valor son cobre, molibdeno y plata. El cobre nativo suele acompañar a sus minerales en bolsas que afloran a la superficie, explotándose en minas a cielo abierto. El cobre se obtiene a partir de minerales sulfurados (80%) y de minerales oxidados (20%). Los primeros se tratan por un proceso denominado pirometalurgia, y los segundos, por otro proceso denominado hidrometalurgia. Generalmente, en la capa superior se encuentran los minerales oxidados (cuprita, melaconita), junto a cobre nativo en pequeñas cantidades, lo que explica su elaboración milenaria, ya que el metal podía extraerse fácilmente en hornos de fosa. A continuación, por debajo del nivel freático, se encuentran las piritas (sulfuros) primarias calcosina (CuS2) y covellina (CuS) y, finalmente, las secundarias como calcopirita (FeCuS2) cuya explotación es más rentable que la de las anteriores.
Acompañando a estos minerales, se encuentran otros como la bornita (Cu5FeS4), los cobres grises y los carbonatos azurita y malaquita, que suelen formar masas importantes en las minas de cobre por ser la forma en la que usualmente se alteran los sulfuros. La tecnología de obtención del cobre está muy bien desarrollada aunque es laboriosa, debido a la pobreza de la ley de los minerales. Los yacimientos de cobre contienen generalmente concentraciones muy bajas del metal. Ésta es la causa de que muchas de las distintas fases de producción tengan por objeto la eliminación de impurezas.

Acerca de Chinalco
La empresa Aluminum Corporation of China (Chinalco) es la casa matriz. Su sede principal se encuentra en Beijing y es una de las empresas mineras más importantes de la República Popular China. Chinalco es la segunda productora más grande de alúmina en el mundo y la tercera productora más importante de aluminio primario. Tiene como meta convertirse en una compañía minera polimetálica con presencia mundial. Actualmente cuenta con operaciones mineras de bauxita, plantas de refinación de alúmina y de fundición de aluminio. También tiene diversos proyectos de metales raros, metales no ferrosos y cobre, destinados a la industria de la ingeniería y los servicios tecnológicos.

Exploraciones geológicas
Las exploraciones geológicas y el planeamiento de mina han determinado que el depósito Toromocho contiene una reserva de 1.526 millones de toneladas de mineral con una ley promedio de cobre de 0,48%, una ley promedio de molibdeno de 0,019% y una ley promedio de plata de 6,88 gramos por tonelada, basado en una ley de corte de aproximadamente 0,37% de cobre.

Ficha técnica
Mina Toromocho, Perú
Mandante: Minera Chinalco
Ubicación: 4.500 msnm al este de Lima
Inversión: US$ 2.200 millones
Producción de minerales: 117.200 toneladas diarias
Túnel Kingsmill: 11 Kilómetros
Planta de tratamiento de aguas ácidas: US$ 44 millones
Vida útil: 32 años

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Revista Construcción Minera es la nueva publicación técnica de la Corporación de Desarrollo Tecnológico (CDT) de la Cámara Chilena de la Co nstrucción (CChC), que además cuenta con el apoyo del Comité de Túneles y Espacios Subterráneos de Chile (CTES). Su enfoque consiste en el análisis de proyectos de construcción para la minería además de difundir nuevos productos, materiales, servicios, soluciones y sistemas constructivos orientados a este subsector.construcción