El ingeniero y socio de Voces Mineras hace ver que, si bien los avances hidrometalúrgicos han mejorado el tratamiento de minerales oxidados y de sulfuros secundarios, la lixiviación de minerales calcopiríticos sigue presentando limitaciones que han dificultado su aplicación a escala industrial.
“No parece probable que en el corto plazo la flotación sea desplazada como proceso principal para minerales sulfurados, especialmente calcopiríticos”, sostiene Marcelo Villouta en esta nueva entrevista de “Voz Experta VVMM”. Para este ingeniero civil metalúrgico con amplia experiencia en plantas de procesamiento, los desafíos no deben abordarse sólo desde la concentradora, sino de manera integrada.
Destaca que los nuevos desarrollos tecnológicos han permitido sostener la competitividad de la industria minera frente a menores leyes, minerales más complejos y mayores exigencias ambientales, pero que sus beneficios dependen de una adecuada selección de tecnologías, integración de circuitos y control operacional.
– A su juicio, ¿dónde están hoy los principales desafíos en los procesos de molienda y concentración de minerales?
– El procesamiento de minerales sulfurados de cobre por la ruta de concentración incluye, en términos generales, las etapas de reducción de tamaño (chancado, molienda y, cuando corresponde, remolienda), flotación, espesamiento y manejo de relaves, transporte y depositación de relaves, y filtrado del concentrado de cobre.
Sus principales desafíos están asociados a una combinación de factores: menores leyes de mineral, mayor dureza y variabilidad mineralógica, restricciones de agua, mayores exigencias energéticas, necesidad de reducir emisiones y una presión creciente por controlar los costos de operación y de capital.
Las menores leyes obligan a tratar mayores volúmenes de mineral para sostener la producción de cobre. Esto incrementa la demanda de dos insumos críticos: energía eléctrica, principalmente en las etapas de reducción de tamaño –en particular la molienda–, y agua, especialmente en el transporte y depositación de relaves.
En flotación, los desafíos se relacionan con la variabilidad mineralógica, la liberación de las especies valiosas y la eficiencia de las celdas frente a distintos tamaños de partícula. Las celdas mecánicas convencionales, que son las más difundidas, presentan buena eficiencia en un rango intermedio de tamaños, pero su desempeño tiende a disminuir tanto para partículas gruesas como para partículas muy finas.
El transporte y la depositación de relaves constituyen un desafío central, porque su diseño y gestión influyen fuertemente en el consumo de agua, la seguridad operacional y la aceptación ambiental y social del proyecto. Los sistemas convencionales de tranques de relaves enfrentan crecientes exigencias técnicas, ambientales, regulatorias, sociales y reputacionales. Se han desarrollado alternativas como relaves espesados, en pasta y filtrados; sin embargo, a medida que aumenta la recuperación de agua y la densidad del relave, también suelen aumentar los requerimientos de inversión, energía, equipos y control operacional.
Finalmente, el proceso de flotación debe mirarse como parte de una cadena completa de producción de cobre. El concentrado obtenido debe cumplir condiciones adecuadas de ley, humedad e impurezas, para su tratamiento posterior vía procesos pirometalúrgicos. Por ello, los desafíos no deben abordarse sólo desde la planta concentradora, sino de manera integrada, con fundición, refinería, logística, disponibilidad de agua, energía, permisos y criterios ambientales.
– ¿Qué avances tecnológicos implementados en los últimos años destacaría y cuáles han sido sus principales efectos en la optimización del procesamiento de minerales?
– La adaptación del proceso de concentración a los nuevos desafíos se ha desarrollado en varios frentes tecnológicos. Uno de ellos ha sido el aumento de escala de los equipos: molinos de gran diámetro con accionamientos gearless y celdas mecánicas de flotación de gran volumen, superiores a 600 m³ en algunos diseños, que permiten procesar altos caudales de mineral y controlar los requerimientos de espacio y costo de los proyectos.
También destacan tecnologías de reducción de tamaño, más eficientes para ciertos tipos de mineral, como los HPGR –prensas de rodillos de alta presión–, especialmente relevantes en minerales duros o en circuitos donde se busca mejorar la eficiencia energética y la generación de microfracturas. En manejo de relaves, los espesadores de alta densidad y de pasta han permitido aumentar la concentración de sólidos y reducir el consumo unitario de agua.
En flotación, se observa un mayor desarrollo de celdas neumáticas, de alta intensidad y de diseños orientados a partículas gruesas o finas. Estas tecnologías permiten complementar a las celdas mecánicas convencionales, mejorar la recuperación en rangos granulométricos más difíciles y, en ciertos casos, aumentar la selectividad y la ley de concentrado.
Un aspecto fundamental es el desarrollo de instrumentación, sensores y sistemas de control avanzado. La visión artificial de espuma, los analizadores en línea de granulometría y leyes, los sistemas expertos, los gemelos digitales y los modelos de optimización permiten conocer en tiempo real el estado del proceso y actuar con mayor oportunidad sobre la operación, incrementando su eficiencia.
En Chile, el uso de agua de mar –directa o desalada– ha tenido un impacto relevante, al permitir reducir la presión sobre aguas continentales, cuyo uso enfrenta restricciones crecientes. Esto ha requerido, al mismo tiempo, adaptar criterios de diseño, materiales, reactivos, corrosión, transporte y control químico del proceso.
En conjunto, estas tecnologías han permitido sostener la competitividad de la industria minera frente a menores leyes, minerales más complejos –por mineralogía, liberación, impurezas y presencia de arcillas– y normativas ambientales más exigentes. No obstante, sus beneficios dependen de una adecuada selección de tecnologías, integración de circuitos y control operacional.
– ¿Cuán importante sigue siendo hoy la tendencia al gigantismo de los equipos?
– El gigantismo de los equipos ha sido importante para mitigar inversiones específicas y costos de operación frente a la necesidad de tratar mayores volúmenes de mineral debido a la disminución de leyes. Sigue siendo relevante en operaciones de gran escala con minerales relativamente estables, variabilidad metalúrgica moderada y circuitos que no requieren alta flexibilidad.
Sin embargo, cuando los minerales presentan alta variabilidad, problemas de liberación o sensibilidad a las condiciones hidrodinámicas de flotación, el uso exclusivo de equipos gigantes puede no ser la mejor solución. En esos casos, puede ser más apropiado considerar circuitos híbridos, incorporando celdas convencionales, de alta intensidad, neumáticas o tecnologías específicas para partículas gruesas, finas o ultrafinas.
El uso de equipos de gran tamaño también aumenta el impacto de la falla de una unidad crítica. Una detención de un molino o de una línea de flotación de gran capacidad puede generar pérdidas significativas de producción. Por ello, estas configuraciones requieren mayores exigencias en confiabilidad, sistemas redundantes, monitoreo y diagnóstico en línea, programas rigurosos de mantenimiento, repuestos críticos y almacenamiento intermedio. Todos estos factores deben incorporarse en la evaluación técnico-económica del proyecto.
– ¿Ve algún quiebre tecnológico o punto de inflexión en cuanto al procesamiento de minerales en el corto plazo? ¿De qué tipo?
– Desde hace más de 50 años la flotación ha sido la ruta dominante para el tratamiento de minerales sulfurados de cobre. A nivel mundial, del orden de 80% de la producción primaria de cobre proviene de rutas que consideran concentración y posterior tratamiento pirometalúrgico, mientras que cerca de una quinta parte se obtiene por rutas hidrometalúrgicas, principalmente lixiviación-SX-EW. Por lo tanto, no parece probable que en el corto plazo la flotación sea desplazada como proceso principal para minerales sulfurados, especialmente calcopiríticos.
Si bien los desarrollos hidrometalúrgicos han mejorado el tratamiento de minerales oxidados y de sulfuros secundarios, la lixiviación de minerales calcopiríticos sigue presentando limitaciones que han dificultado su aplicación a escala industrial. Por esta razón y, dado que los minerales calcopiríticos son el constituyente principal de los recursos minerales en el mundo, la mayoría de los nuevos proyectos de cobre con mineralización sulfurada consideran la concentración por flotación como eje del proceso.
En consecuencia, las líneas de desarrollo del proceso de flotación continuarán para mejorar la eficiencia de la conminución, reducir la cantidad de ganga que llega a molienda mediante preconcentración o descarte temprano, optimizar el manejo y depositación de relaves para disminuir el consumo de agua, desarrollar celdas y circuitos de flotación que mejoren la recuperación de partículas gruesas y finas, y aplicar sistemas digitales de control y optimización integrados.
Un verdadero quiebre tecnológico podría producirse si se logra una solución hidrometalúrgica robusta, económica y masiva para el tratamiento de sulfuros primarios calcopiríticos de baja ley. Sin embargo, aun si esa tecnología se consolida, su adopción probablemente será gradual, debido a la magnitud de los activos existentes en plantas concentradoras, fundiciones y refinerías.
Otra línea de desarrollo es la lixiviación de concentrados de cobre, incluido concentrado calcopirítico, mediante procesos a presión, temperatura elevada, oxígeno, en medios ácidos o clorurados. Existen desarrollos y aplicaciones industriales específicas, pero todavía no se observa una adopción capaz de desplazar globalmente al tratamiento pirometalúrgico de concentrados. Su potencial puede estar en abrir una alternativa para el tratamiento de concentrados intermedios de planta de flotación, concentrados complejos, con impurezas, o donde la fundición enfrente restricciones técnicas, ambientales o comerciales.