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Integración de Procesos y Optimización desde la Mina hasta la Concentradora
Conference Paper · October 2011
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Pyrite depression in porphyry type copper flotation circuit View project
Separation efficiency in Cu-Mo circuits View project
Roberto Valle
Hatch
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Alex Jankovic
Hatch
SEE PROFILE
Walter Valery
The University of Queensland
SEE PROFILE
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539
Acta de Sesiones Rodolfo Corona Esquivel y J.A. Gómez Caballero, eds.
Integración de procesos y optimización desde la mina hasta la concentradora
Juan Luis Reyes Bahena * 1
, Roberto Valle 2
,
Alex Jankovic 3
, Walter Valery 3
1
Metso México Process Technology and Innovations
Salamanca Ote. Esq. Celaya S/N, Cd. Industrial, 36541 Irapuato, Gto., México.
Tel.: (462) 622 5192, Fax.: (462) 622 5199
*juan.reyes@metso.com
2
Metso Peru Process Technology and Innovations
Calle Vulcano No. 156, Urb. Volcano Ate Lima 03, Peru
Tel.: (+51 1) 313 4366, Fax.: (+51 1) 349 0913
3
Metso Minerals Process Technology (Australia)
1/8 - 10 Chapman Place, 4009 Eagle Farm, Brisbane, Qld., Australia
Tel.: (+61 7) 3623 2999, Fax.: (+61 7) 3623 2998
Resumen
Metso, a través de la Tecnologia de Procesos e Innovación (PTI), ha aplicado con éxito la integración
de procesos y optimización (PIO) en varias operaciones mineras alrededor del mundo. La metodología
utilizada en cada proyecto PIO involucra la revisión de las condiciones actuales de operación,
identificandoineficienciasy,aplicandolasrecomendacionesdePTItalescomo;cambiosenbarrenación/
voladura, prácticas de operación en trituración, molienda y flotación. Uno de los problemas comunes
en la mayoría de las operaciones mineras esta relacionada especificamente con el tipo de mineral que
es mucho más difícil de procesar y lograr la capacidad de diseño esperada. El uso de SmartTagTM,
producto tecnológico de PTI, es parte clave en el éxito de esta metodología ya que permite rastrear
el mineral problema desde que es extraído de mina hasta que llega a la concentradora asegurando así
que el mineral analizado en los muestreos es el mismo caracterizado desde la voladura. Este artículo
muestra como un proyecto PIO de Metso puede ayudar a tratar este tipo de mineral resultando en
mejoras basadas en prácticas de barrenación/voladura y rendimiento de plantas concentradoras.
Abstract
Metso Process Technology and Innovation (PTI) have successfully applied mine-to-mill process
integration and optimization (PIO) in several mining operations around the world. The methodology
used in every PIO project allowed the review of current operating conditions, identifying inefficiencies
and then implementing PTI´s recommended changes in drill/blast, crushing, grinding and flotation
practices. One of the common problems in most of the mining operations is related to the specific
type of ore that are more difficult to treat and therefore achieve the design capacity. SmartTagTM,
a PTI technological product, is a key factor for the success of a PIO project. The tag system allows
monitoring the ore from the mine to the concentrator ensuring that the ore characterized from blasting
is the same during surveys. This paper shows how a Metso PIO project can help to deal with this type
of ore resulting in sustained improvements in drill blasting practices and process plant throughput.
Introducción
El avance de la simulación por computadora en conjunto con
los actuales métodos de análisis han permitido predecir con
mayor confianza los diferentes procesos involucrados en las
operaciones mineras; consecuentemente, la optimización
de procesos por simulación está llegando a ser una práctica
común hoy en día (Reyes Bahena, 2006; Aparicio Ramirez
et al., 2008; Farzanegan y Vahidipour, 2009; Ozcan et al.,
2010; Reyes Bahena y Ojeda Escamilla, 2010). El estado de
arte en la simulación de procesos ha permitido optimizar el
Juan Luis Reyes Bahena, Roberto Valle, Alex Jankovic, Walter Valery

540
AIMMGM, XXIX Convención Internacional de Minería, Acapulco, Gro., México, Octubre 26–29, 2011.
consumo de energía en molienda (de la Fuente Zamarripa et
al., 2007;) y pronosticar su tendencia a través de los años de
las operaciones mineras (Bulled et al., 2009). Sin embargo,
los beneficios son difíciles de cuantificar o representar en
términos financieros globales cuando se analizan y optimi-
zan procesos individuales en la industria minera.
Metso Minerals Process and Technology (PTI) ha de-
sarrolado métodos innovativos que permiten la optimización
de procesos desde la mina hasta la concentradora (Renner et
al., 2006; Tondo et al., 2006; Colacioppo et al., 2007; Dance
et al., 2007; Esen et al., 2007; Valery et al., 2007; Wickens
et al., 2009). El concepto de optimización desde la mina a la
concentradora ha sido aplicado en varias operaciones mine-
ras alrededor del mundo y hacen referencia a la metodología
usada por PTI como Integración de Procesos y Optimiza-
ción (PIO). Este concepto provee un análisis integrado de
los diferentes procesos desde la mina a la concentradora,
mostrando con mayor claridad las oportunidades de mejora
de todo un conjunto en lugar de la optimización de procesos
individuales. El concepto es aplicado desde el punto de vista
de un análisis fenomenológico, dando como resultado una
buena sinergia en los resultados globales de las compañías
mineras (Figura 1).
El concepto PIO requiere de estrategias de optimiza-
ción basadas en nuevas tecnologias e innovación aplicada al
procesamiento de minerales (La Rosa et al., 2007, Nozawa
et al., 2009; Riihioja et al., 2011); y a la administración e
implementación realizada en conjunto con los ingenieros y
gerentes de todas las etapas operativas, incluyento geología,
mina y planta concentradora; esto resulta en una rápida y
eficiente implementación de las estrategias de Metso PTI.
Metodología
Metso PTI ha desarrollado una metodología exitosamente
validada en varias operaciones mineras alrededor del mundo
para mejorar la eficiencia de la interfase mina-concentradora y
obtener el máximo beneficio. La metodología involucra la ca-
racterización de la roca, modelos matemáticos y simulaciones
para generar una lista de condiciones de operaciones y estrate-
gias de control para ambos: mina y concentradora (Figura 2).
La dureza del mineral es determinada a partir del ín-
dice de carga puntual que es obtenido mediante Pruebas de
Carga Puntual. Esta prueba estándar en geotecnía, es fácil y
económica, y puede ser relacionada con los valores de UCS
(Resistencia a la Compresión Uniaxial) y a los resultados de
Drop Weight Test.
Adicionalmente, la metodología involucra auditorías y
muestreos completos de las operaciones de la mina y con-
centradora; incluyendo mediciones detalladas de todos los
parámetros y variables de barrenación y voladura, tales como
longitud de los pozos, sub-perforación, espaciamiento de la
malla, taco, densidad del explosivo, velocidad de detonación
(VOD), sistemas de iniciación, detonadores electrónicos, vi-
bración, traslado de mineral y dilución de contenidos metáli-
cos. Estos datos son luego utilizados para analizar la calidad
de implementación de los diseños de voladura (proyectado
vs actual) a través de la validación de la fragmentación de ta-
maños, ROM. Se analizan también todas las posibles restric-
Figura 1: Enfoque de optimización desarrollado por Metso Minerals Process Technology and Innovation.
!
Incremento de producción !
Reducción de costos
!
Mejora de la eficiencia de los procesos !
Mejora de la recuperación metalúrgica
!
Mejora de la Disponibilidad y Utilización de equipos

541
Figura 2: Metodología para optimización desde la mina a la concentradora.
ciones del proceso tales como la estabilidad, daño y control
de los taludes, presencia de agua, dilución de mineral con
material estéril, características de la pila formada después de
la voladura, tamaño y capacidad de los equipos de la mina,
así como tamaño y potencia de las quebradoras, molinos,
celdas de flotación, espesadores, etc.
Finalmente, las estrategias de optimización desde la
mina a la concentradora van asociadas a un estudio económi-
co para cuantificar el valor ganado del proyecto. Estas estra-
tegias deben dar como resultado global el máximo beneficio
de la operación, por lo que un eventual incremento del costo
en una etapa del proceso, siempre será compensado con be-
neficios económicos en otras.
Modelos matemáticos
Los modelos matemáticos de los diferentes procesos desde la
mina hasta la concentradora son desarrollados “en-casa” de-
bido al extenso expertise y alta calidad del personal de Metso
PTI; así como el uso de simuladores comerciales. Esto per-
mite calibrar los modelos a los requisitos de cada uno de los
diferentes proyectos PIO.
La vinculación de los modelos desarrollados “en-casa”
mediante estrategias de simulación permite que la metodolo-
gía PIO pueda predecir el comportamiento del mineral desde
que es extraido de la mina hasta obtener el producto final en
la planta concentradora. Así, con una excelente estrategia de
operación, se puede predecir lo que pasará en la operación a
tres o cinco años en el futuro dependiendo del plan de perfo-
ración de cada una de las compañias mineras y establecer los
parámetros de operación necesarios para no afectar la capa-
cidad y calidad de los productos finales.
Productos Process Technology & Innovation
Process Technology & Innovation ha desarrollado un núme-
ro de herramientas que son utilizadas en la metodología de
Integración de Procesos y Optimización. Estas herramientas
son (Figura 3):
• SmartTag – sistema de rastreo del mineral.
• SmartEar – sistema de monitoreo acústico para mo-
linos AG/SAG.
Caracterizaciónde Roca
Zonas litológicas
Resistencia de roca
Estructura de roca
- PLI
- DWi, Axb, Ta
- Wicr, Wibm, Wirm, Ai
- RQD, FF, Mapping
Diseñode Voladura
Modelo de Fragmentación
de Voladura
Distribución de Tamaños - ROM
Modelo del Circuito
de Trituración
Modelo del Circuito
de Molienda
Distribución de Tamaños
Modelo del Circuito
de Flotación
Distribución de Tamaños
Grado & Recuperación

542
• SmartSAG – modelo dinámico AG/SAG en línea.
Resultados
Integración de Procesos y Optimización
La definición de dominios en la mina es importante para de-
finir la procedencia de los minerales que entran a la planta
concentradora. En la Figura 4 se muestra el plan de voladura
de dos barrenaciónes, 045 y 046, los cuales corresponden
a una zona de alta silice, identificado como HS. Este es un
mineral problema para la planta ya que es un mineral con
una alta resistencia al quebrado y por ello se tiene problemas
de baja capacidad de trituración en la planta concentradora.
Las muestras de estos dominios son analizadas me-
diante las pruebas de punto de carga puntual para tener una
estimación de la resistencia a la compresión simple (UCS)
de las rocas. La Figura 5 muestra el histograma de los datos
de UCS del plan de voladura (Figura 4); en la cual se observa
una variabilidad sobre la dureza de la roca, el cual es definido
como roca de alta dureza con un UCS promedio de 120 MPa
a 130 Mpa; mientras que muestras provenientes de la vena
silicosa tienen una dureza mucho mas alta (210 MPa). Esto
permite concluir que la presencia de alta silice no es el único
indicador de la resistencia al quebrado en este tipo de roca.
Con la información del tipo de roca y definición de
dominios se puede tener una interpretación mas adecuada
de la auditoria de la voladura (Figura 6). La distribución de
energía en la auditoria de voladura fue razonablemente uni-
forme indicando buen control sobre la implementación y uso
Figura 3: Productos desarrollados por Metso Process Technology and Innovation.
Figura 4: Plan de voladura 045 y 046: Izq – Alto contenido de sílice; Der – Triángulo de alta sílice.
SmartSAGTM
SmartEarTM
SmartTagTM

543
Figura 5: histograma de UCS estimado de las pruebas de punto de carga puntual.
Figura 6: Auditoría de la secuencia de voladura: izq – óptima, der - deficiente.

544
de la energía (Figura 6 – Izq). Por otro lado, la generación de
humos naranjas, saliendo después de la explosión (Figura 6 -
Der), confirman una deficiente utilización de energía.
Basado en los muestreos desde la mina a la concentra-
dora y al desarrollo de los modelos matemáticos de voladura,
trituración, molienda y clasificación; se llevaron a cabo varios
casos de simulación buscando las oportunidades de mejora en
la capacidad de la planta en función del tipo de roca extrai-
do desde la mina, el diseño de voladura, y los cambios en el
proceso de la reducción de tamaños. Por ejemplo, la Figura
7 muestra el incremento en la capacidad del molino SAG en
función de los diferentes casos de simulación a partir de la
línea base correspondiente a los resultados de la planta con-
centradora del 2006.
Como puede observarse, es posible incrementar la ca-
pacidad del molino SAG hasta un 39.0% (segundo diseño óp-
timo de voladura); sin embargo, en función de la mezcla de
mineral que se desee procesar; esta capacidad puede ser aun
mejorada desde un 4.9% a un 11.1%.
Implementación de estrategias de mejora en planta
La implementación de las estrategias de mejora para la capaci-
dad del circuito de molienda se llevó de acuerdo a la secuencia
mostrada en la Figura 7. La fragmentación fue determinada
durante la auditoría de la voladura para desarrollar los mode-
los matemáticos y usarse posteriormete para predecir la frag-
mentación en función del tipo de roca y diseño de voladura.
Un buen diseño de voladura tiene un impacto significativo
sobre el rendimiento de la quebradora primaria (Figura 8). Como
puede observarse en esta figura, el nuevo diseño de voladura re-
presentó un incremento de la cantidad de finos (< 10 mm) desde
un 25.0% en el 2006 hasta un 40.0% en el 2008; mientras que
Figura 7: Estudios de simulación con los efectos de voladura y cambios en el proceso de reducción de tamaños en función de la capacidad del
molino SAG.
Figura 8: Impacto del diseño de voladura en el rendimiento de la quebradora primaria.

545
el segundo nuevo diseño mostró un incremento hasta del 50.0%.
Adicionalmente, el P80 en la descarga de la quebradora prima-
ria fue reducido significativamente desde 120 mm (muestreo:
2006) hasta un 60 – 80 mm observado en el muestreo del 2008.
La capacidad de molienda SAG fue incrementada gra-
dualmente en función de la aplicación en planta de las es-
trategias de mejora, las cuales fueron propuestas en base al
estudio de PIO desde la mina a la concentradora. La Figura
9 muestra los resultados de la capacidad del molino SAG
en función de las acciones implementadas en la planta. Los
datos históricos de producción muestran que al establecer el
segundo diseño óptimo de voladura, la planta incrementó su
producción hasta 4,100 ton/h; representando un 46.4% de
incremento en capacidad. Este incremento en producción,
supera un 7.4% lo estimado por simulación, lo cual confirma
la confiabilidad de la estrategia y metodología usada en la
integración de procesos y optimización.
Rastreo del mineral
En la metodología de PIO es muy importante que el mineral
que se alimenta al circuito de trituración y molienda durante
el muestreo sea el mismo que se ha caracterizado desde la
Figura 9: Datos históricos de rendimiento del molino SAG.
Figura 10: Sistema de ratreos de mineral - SmartTagTM.

546
mina. El SmartTagTM fue desarrollado por Metso Process
Technology & Innovation para este propósito y consiste de
sensores pásivos de radio frecuencia (Figura 10).
Los sensores tienen una identificación única y pueden
proporcionar información sobre el movimiento del mineral
durante la voladura, dilución o pérdida de mineral, inven-
tarios de stockpiles, así como prácticas de mezcla de mine-
rales. Los sensores son detectados por el sistema de antenas
colocadas en lugares estratégicos para el rastreo del mineral
durante su movimiento desde la mina hasta la concentrado-
ra. En la Figura 11 se muestra la relación del ID de los tags
provenientes desde la mina y la capacidad en el molino SAG.
Conclusiones
La Integración de Procesos y Optimización (PIO) consis-
te de una revisión completa y detallada de las operaciones
exisitentes en cualquier empresa minera, lo cual permite en-
contrar las oportunidades de mejora desde un buen diseño
de barrenación y voladura (mina) hasta las condiciones de
operación que maximicen el rendimiento global de la planta
concentradora. Los resultados medibles de un proyecto PIO,
incluyen:
• Incremento sustancial de la capacidad de molienda
por arriba del 30.0%, el cual puede lograrse con los equipos
instalados en planta sin inversión adicional, dependiendo de
las condiciones de los equipos y tipo de roca.
• La caracterización del mineral de mina y su moni-
toreo de transporte hasta la concentradora ha permitido en-
contrar las mejores estrategias de optimización basadas en el
desarrollo de modelos matemáticos de barrenación/voladura,
trituración, molienda y flotación.
• El resultado de un buen diseño de voladura permite
reducir los costo de transporte de mineral al optimizar el ta-
maño de fragmentación en función del maximo rendimiento
en el circuito de trituración/molienda.
• El tipo y/o mezcla de mineral proveniente desde la
mina es un factor reelevante en la optimización del diseño
de voladura y la optimización del proceso de trituración/mo-
lienda; el cual es adecuadamente interpretado mediante la
integración de procesos y optimización.
• El incremento obtenido en la producción de mo-
lienda no es del todo relacionado con tener una alimentación
de roca más fina desde la mina; lo cual es consecuencia del
diseño óptimo de voladura; sino que está asociada también
a los cambios de la dureza del mineral y a las condiciones y
cambios de operación en la concentradora (incremento de
carga de bolas, instalación de la quebradora de pebbles, car-
ga de bolas en molino, relación agua-pulpa, etc.).
Figura 11: Interacción del ID del SmartTagTM con la capacidad del molino SAG.

547
Agradecimientos
Metso PTI agradece y reconoce la contribución de todos los
empleados de la compañía involucrados en los proyectos de
integración de procesos y optimización desde la mina hasta
la concentradora; especialmente a José Corsini (barrenación/
voladura); así como Eduardo Nozawa (SmarTagTM).
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