Contribución a la caracterización petromineragráfica-textural-geoquímica de las unidades litológicas mineralizadas del pórfido de cobre cuajone (sur del Perú) y su posible influencia en el Work Índex y la recuperación metalúrgica

Abstract

The Cuajone porphyry copper-molybdenum deposit is located in the South-West of Peru, in the province of Moquegua (Torata district). It is operated by the company Southern Peru Copper Corporation and began its operations in 1976. The deposit belongs to the Metallogenetic Belt number XIII of Peru (Acosta et al., 2011). The mine has reserves of 1,883,081 Mt @ 0.503% Cu and 0.018% Mo (Cuajone Mine Geology, 2018). The operation has a plant capacity of approximately 100 kt/day of mineralized rock. The average metallurgical recovery of copper varies by lithological unit from 81.59% in the IA FIL PTK (IA porphyry with potassic-phyllic alteration) to 85.7% in the LP QS (LP porphyry with phyllic-argillic alteration). The recovery parameter is very important economically because if it was greater in 1% just in the BA PTK unit with a tonnage of 40 kt processed per day in the plant (usual for this subunit), at a copper price of 5,904.00 USD / t (average price for the last 5 years), 4.28 million dollars (USD) of extra profit will be obtained per year (calculations in section 9.1 of Annexes). This thesis aims to evaluate if the texture and mineralogy of gangue and chalcopyrite are affecting the metallurgical recovery and the Work index. The thesis makes a bibliographic review not only of the regional and local geological framework but also of the mining and metallurgy divisions. The methodology consists of: sampling; optical microscopy; X-Ray Diffraction - SWIR (Terraspec) and geochemistry (XRF, ICP-AES-MS). The discussion section deals with the following topics: Total Petromineragraphic Characterization and correlation of macroscopic-microscopic characteristics; mineralogy of fine-grained clays and phyllosilicates; maximum and average chalcopyrite grain sizes; types of chalcopyrite-opaque mineral and chalcopyrite-gangue mineral intergrowth textures; Rock Texture-Work index relationship; and latter a geometallurgical approach analysis. Finally, the present work generates a conclusion regarding the petrological classification based on geochemistry; a hypothesis of 3 factors that control the difference in recovery between the lithological units; and a recommendation is given on how to optimize these 3 factors to improve recovery and therefore economical revenue.

El yacimiento de pórfido de cobre-molibdeno Cuajone está localizado al suroeste del Perú (provincia de Moquegua), es explotado por la empresa Southern Peru Copper Corporation e inició sus operaciones el año 1976. La mina tiene reservas de 1,883.081 Mt @ 0.503 % de Cu y 0.018 % de Mo (Geología de Mina Cuajone, 2019). La operación tiene una capacidad de procesamiento de aproximadamente 100 kt/día de roca mineralizada y cuenta con 3 unidades mineralizadas principales (códigos de mina - pórfidos BA, LP y BLP). La recuperación metalúrgica promedio de cobre varía en sus extremos de 81.59% en la unidad IA FIL PTK (pórfido BA con alteración fílica potásica) a 85.7% en la unidad LP QS (pórfido LP con alteración fílica-argílica). El parámetro de recuperación es económicamente muy importante ya que, si se tuviera una recuperación mayor en 1% en la unidad BA PTK (pórfido BA con alteración potásica), con un tonelaje de 40 kt procesadas al día en planta (usual para esta unidad), a un precio del cobre de 5,904.00 USD/t (promedio del precio para los últimos 5 años), se obtendría una ganancia extra de 4.28 millones de dólares (USD) al año (cálculos en la sección 10.1 de Anexos), efecto que se podría escalar si pudiera darse en todas las unidades, por lo que es importante la investigación de este tema. Este trabajo tiene como primer objetivo ser un piloto de estudio geometalúrgico y evaluar si la textura y mineralogía de ganga y calcopirita podrían estar influyendo en la recuperación metalúrgica y el Work Índex de los pórfidos de Cuajone; y como segundo objetivo dar una clasificación petrológica no basada en microscopía debido a la intensa alteración de los pórfidos de Cuajone. Para cumplir estos objetivos se tomaron 9 muestras estratégicamente seleccionadas de los pórfidos mineralizados y se los caracterizó usando microscopia óptica; difracción de rayos X, espectroscopía infrarroja de reflectancia y análisis químicos (XRF, ICP-AES-MS). Luego se buscó una correlacion entre textura y mineralogía de las muestras, con los datos de work index y recuperación proporcionados por Cuajone (datos promedio de cada unidad). Este trabajo profundiza en: caracterización petromineralógica; mineralogía de arcillas y micas; tamaños de granos de calcopirita; tipos de intercrecimientos de calcopirita-minerales opacos y calcopirita-minerales transparentes; relación textura de roca-Work Índex y análisis con enfoque geometalúrgico. La primera conclusión es la identificación de 3 factores que podrían controlar la diferencia de recuperación y Work-Index entre las unidades, estos 3 factores deben ser verificados por un estudio a gran escala. La segunda conclusión, es la clasificación petrológica en base a composición química y textura de las muestras analizadas. Finalmente, en base a este piloto, se dan recomendaciones para un posible estudio a gran escala que podría llevar a aumentar el cobre total obtenido en la mina. Se sugiere enfocarse primero en mejorar la recuperación de las unidades ricas en arcillas y luego en tratar de optimizar los grados de liberación de cobre de cada unidad de acuerdo a su Work index.