Concentración de minerales desde arena aluvial del río Madre de Dios mediante un hidrociclón Water-Only

Abstract

El presente trabajo de investigación plantea el uso de un hidrociclón water-only para la concentración de minerales valiosos y densos presentes en las arenas aluviales asociadas a los placeres de oro en Madre de Dios, Perú; ello con el objetivo de tecnificar de manera sostenible la minería de oro artesanal actual. Se plantea que, si el hidrociclón water-only logra concentrar estos minerales, también podrá concentrar el oro libre considerando que este posee una densidad mucho mayor. Siguiendo esta hipótesis, se tomaron muestras a lo largo del río Madre de Dios y caracterizaron mediante análisis granulométrico, densidad y químico. Luego, este mineral fue incorporado en un circuito cerrado especialmente diseñado para concentrar los minerales de interés. El diseño del sistema cerrado de concentración incluyó la selección del tamaño de hidrociclón water-only (70 mm de diámetro) y su geometría. Los experimentos se llevaron a cabo bajo un diseño factorial en el cual tres presiones (400, 600 y 800 mmH2O) y tres porcentajes de sólidos en la alimentación (5, 10 y 15 %) fueron testeados. Los resultados mostraron que, a 10 y 15 % de sólidos en la alimentación, el hidrociclón water-only logra concentrar el cerio, lantano, itrio, titanio y zirconio presentes en minerales densos como la monacita, rutilo y zircón. Además, se reportó que la razón de concentración de estos metales es mayor al incrementar la presión y a rangos finos de partícula. Así mismo, se obtuvo una mayor recuperación a 10 % de sólidos independiente al cambio de presión; por lo tanto, se determinó que bajo los parámetros evaluados la mejor condición de operación fue a 800 mmH2O de presión y 10 % de sólidos en la alimentación. Si bien el hidrociclón water-only diseñado puede concentrar minerales densos, su implementación en el beneficio de oro actual no es rentable bajo los supuestos detallados en el capítulo VII pues solo llegaría a producir un máximo de 9,8 g de oro al año donde un mínimo de 751 g es requerido para ser económicamente viable, considerando además que el análisis económico contempló etapas de lixiviación con tiourea y cementación con zinc. Cabe resaltar que, este trabajo constituye un primer paso para explorar el uso de hidrociclones water-only como concentradores gravimétricos sostenibles en la minería de oro artesanal en Madre de Dios; por lo que, también plantea algunas recomendaciones para continuar su posterior estudio.

The present research work focusses on the use of a water-only cyclone for concentrating valuable heavy minerals present in alluvial sands associated to gold placers in Madre de Dios, Peru. This was proposed as an attempt to explore sustainable technologies able to be incorporated in artisanal gold mining. It was hypothesized that, if the water-only cyclone can concentrate these minerals, it could also concentrate the free gold due to its higher density. Following this hypothesis, samples from Madre de Dios River were taken and then characterized under granulometric, gravimetric and chemical analysis. Later, this material was incorporated into a close circuit specifically designed to concentrate dense minerals. The design of this close circuit included the selection of the water-only cyclone size (70 mm of diameter) and its geometry. The experiments were carried on under a 32 factorial design in which three feed pressures (400, 600 and 800 H2O) and three feed solid percentages (5, 10 and 15 %) were tested. The results showed that at 10 and 15 % of feed solid, the water-only cyclone could concentrate Cerium, Lanthanum, Yttrium, Titanium and Zirconium present as heavy minerals like Monazite, Rutile and Zircon. Also, it was found that the concentration ratio of these metals was higher as the feed pressure increases and particle size decreases. In the same way, a better recovery was achieved at 10 % of feed solids without showing a trend under the feed pressure change, so under the tested parameters the best condition was found to be at 800 mmH2O of feed pressure and 10 % of feed solids. Even though the designed water-only cyclone can concentrate heavy minerals, its implementation in the current artisanal gold mining is not profitable under the conditions detailed in Chapter VII since it could only produce a maximum of 9,8 grams of gold annually, where a minimum of 751 grams is required to be economically viable, considering that the economic analysis was based on the implementation of thiourea leaching and Zinc cementation as next concentration stages. This work is a first step to explore the application of water-only cyclones as sustainable gravimetric concentrators in artisanal gold mining in Madre de Dios, so several recommendations were given to continue its further study.