Geologia y Geoquimica Del Litio [PDF]

Zitiervorschau

Técnico Científica

Geología y geoquímica del litio en el Perú Por: Ph.D. Ing. Mirian Mamani, consultora e investigadora asociada de la Universidad de Goettingen.

Resumen En los últimos años, el litio como ninguna otra materia prima estratégica se ha convertido en el foco de atención de las empresas de electroautos y energía de países desarrollados. Esta gran demanda puede explicarse principalmente por la importancia excepcional del litio en el almacenamiento de energía. Aunque se usa como carbonato e hidróxido en las baterías modernas, no es ni el valor ni la cantidad del componente decisivo, actualmente casi no hay otras tecnologías alternativas. En particular, la alta densidad de energía, que se logra mediante el uso de litio, hace que el metal, hoy y en el futuro, sea un elemento importante del cambio de energía y movilidad. Debido a que las exploraciones de litio en el Perú se han iniciado y se conoce ocurrencias importantes (hasta 3,000 ppm de litio) en la tobas de composición riolítica en la región de Puno, se ha compilado información geoquímica existente (>10,000 muestras) en varias fuentes para conocer el estado actual de las principales concentraciones de litio en rocas félsicas (granitos y riolitas) que se tiene en el territorio peruano. La distribución espacial y temporal de las concentraciones de litio muestra que los valores mayores a 300 ppm se encuentran en las rocas félsicas, riolitas del Oligoceno-Mioceno y monzogranitos del Triásico del trasarco, también en los diques de sienitas nefelinicas (30100 ppm), todas se ubican en la margen oeste de la franja de Sn, W, Mo y los

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valores más altos (mayores a 600 ppm) corresponden a la región de Puno. Sin embargo, niveles de tobas retrabajadas del altiplano que fueron emitidos por las calderas volcánicas del trasarco y sedimentos que desembocan en el lago Titicaca tienen concentraciones de 100 a 400 ppm de litio. Además, las fuentes termales de Tacna y Moquegua contienen entre 10 y 50 ppm de Li, indicando así que por debajo de los volcanes recientes se tiene sedimentos con Li. Finalmente, el mayor potencial de Litio (3,000 ppm) está relacionado a los minerales denominados como macusanitas.

Introducción El litio (Li) está ampliamente disperso en el geoambiente (agua, suelos y rocas). Es el 31 elemento químico más abundante, es menos denso, tiene el radio iónico más pequeño y tiene varias fuentes potenciales. En este artículo se describirá cuáles son las fuentes más importantes en el territorio peruano y sus comparaciones con otros países. Principalmente las concentraciones altas de Li están en las rocas ígneas de composición félsicas (granitos y riolitas, SiO2 mayor a 68%, y corresponden a los tipos A y S). Las del tipo A contienen ade-

Abstract In the last few years, lithium like no other strategic raw material has become the focus of attention of electro-cars and energy companies from developed countries. This high demand can be explained mainly by the exceptional importance of lithium in energy storage. Although used as carbonate and hydroxide in modern batteries, it is neither the value nor the quantity of the decisive component, and currently there are almost no other alternative technologies. In particular, the high energy density, which is achieved through the use of lithium, makes metal, today and in the future, an important element of energy and mobility change. Because lithium explorations in Peru have been initiated and important occurrences are known in the rhyolitic tuffs in the Puno region (up to 3000 ppm lithium), existing geochemical information (>10,000 samples) has been compiled from various sources to know the current status of the main concentrations of lithium in felsic rocks (granites and rhyolites) in the Peruvian territory. The spatial and temporal distribution of lithium concentrations shows that values greater than 300 ppm are found in felsic rocks: Oligocene-Miocene rhyolites and Triassic monzogranites in the backarc, also in nepheline syenites dykes (30-100 ppm), they are located to the western margin of the Sn, W, Mo belt and the highest values (greater than 600 ppm) correspond to the Puno region. However, reworked tuffs layers on the altiplano that were emitted by the volcanic calderas from the backarc and sediments that flow into Titicaca Lake have concentrations between 100 and 400 ppm of Lithium. In addition, the thermal springs of Tacna and Moquegua contain between 10 and 50 ppm of Li, indicating that beneath the recent volcanoes there are sediments with Li. Finally, the highest potential of Lithium (3000 ppm) is related to minerals called macusanites.

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rentes productos y compuestos químicos comunes se muestran en la Tabla 1.

más Rb, Cs y las del tipo S contienen TaNb-REE. La concentración promedio de Li en la corteza continental superior es de 20 ppm, en la corteza media es 7 ppm y en la corteza inferior 6 ppm. Por ello, cuando los magmas se almacenan y se contaminan en la corteza continental superior pueden incrementar las concentraciones de litio y otros elementos relacionados como K, Rb, Cs, Th, U, La; como es el caso de las rolitas de Macusani y monzogranitos triásicos de la Cordillera Oriental (Figura 1) y ocurren como óxidos en minerales de silicatos. El metal reacciona con el aire, el agua y ocurre principalmente en salmueras y salinas como cloruros. Tiene también propósitos médicos ya que en bajas dosis sirve para el tratamiento de la depresión, y es tóxico solo en altas dosis. En la leyenda de la Figura 1, se observa la clasificación de las concentraciones por el promedio de la Corteza Continental, para las rocas félsica y rocas metaluminicas. Donde resalta que los valores por encima de 100 ppm se ubican principalmente en la Cordillera Oriental, en ambientes magmático de trasarco, y donde afloran las rocas félsicas de composición peraluminica. Las concentraciones por encima de 600 ppm se ubican hasta ahora solo en región de Puno, y algunas rocas félsica y sedimentos (arcillas) del Altiplano puneño que derivan de la Cordillera Oriental alcanzan concentraciones entre 100 y 400 ppm. Lo que indicaría que muchos de los sedimentos que se depositan en el lago Titicaca tendrían concentraciones de litio. Características, mineralogía y depósitos El litio tiene una excelente conductividad eléctrica (baja resistividad) y también es el metal más electronegativo, propiedades físicas que lo hacen ideal para su

Mineralogía El litio no se presenta en forma elemental en la naturaleza debido a su reactividad. Sin embargo, hay más de 100 minerales conocidos que pueden contener litio, aunque solo algunos de estos son actualmente económicos de extraer. Los minerales más comunes que contienen litio y que se encuentran en depósitos económicos se muestran en la Tabla 2.

Figura 1. Mapa con la distribución espacial de las concentraciones de Litio en ppm. Los datos compilados corresponden a la base de datos de http://georoc.mpch-mainz.gwdg.de/ georoc/, Andes Ignimbrite Database (AIDA) en ArcGIS, Central Andes Geochemical Database de la Universidad de Goettingen http:// www.uni-geochem.gwdg.de/de/anden-datenbank-2/anden-datenbank, Mamani et al. (2010) y Geocatmin 2018.

uso en baterías para los electroautos, celulares, paneles solares y turbinas eólicas. Por otro lado, la adición de litio imparte alta resistencia mecánica y resistencia al choque térmico en cerámicas y vidrios, por ello su uso en la industria no metálica (BGS, 206). Para entender los reportes y publicaciones de las concentraciones de litio se debe estar familiarizado con la terminología utilizada cuando se describe las cantidades involucradas en un depósito de Li. Los factores de conversión para los dife-

Tabla 1. Compuestos Químicos con Litio Para convertir a:

Para convertir de:

Fórmula química

Litio

Li

Óxido de Litio

Li2O

Carbonato de Litio

Li2CO3

0.188

0.404

Cloruro de Litio

LiCl

0.163

0.362

0.871

Bromuro de Litio

LiBr

0.08

0.172

0.425

Hidróxido de litio monohidrato

LiOH.H2O

0.165

0.356

0.88

Contenido de Litio

Contenido de Óxido de Litio

Carbonato de litio equivalente

2.153

5.323

0.464

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2.473

Para el caso de las riolitas de Macusani (Figura 2), según los estudios mineralógicos e inclusiones fluidas realizadas por Hofstra et al. (2013) y datos compilados, las concentraciones hasta 3,400 ppm de Li se encuentran en los minerales vítreos denominados como macusanitas por Pichavant et al. (1988), mientras que la matriz contiene hasta 900 ppm de Li. Para el caso de las riolitas de Macusani los valores más altos se encuentran en el vidrio volcánico denominado como minerales de macusanita. Después de BGS (2016). Depósitos Rocas ígneas félsicas (granitos y riolitas) Las rocas félsicas relacionadas a ocurrencias de Li se clasifican como granitos del tipo S y A. Los granitos del tipo A generalmente se forman por fusión parcial de los basamentos en la corteza media y superior que contienen minerales de silicato hidratado, donde se genera el calor térmico necesario para facilitar la anatexia en la corteza continental superior (Miscovik et al., 2009). La anatexia es atractiva porque fracciona los metales raros, incluido el litio que puede llegar hasta 600 ppm, desde la roca caja hasta la fusión del silicato, y favorece la saturación de H2O durante el ascenso del magma a los niveles someros de la corteza continental superior, así la mezcla puede producir enriquecimientos en elementos radiactivos K, Th, U, Cs y estratégicos como Li, F, Rb, Sn, W, Mo, Ag, Zn, Be en las cámaras de magma de los graníticos y riolitas. Muchos de los magmas félsicos dan lugar a la formación de calderas volcánicas que emiten varios eventos de riolitas, que están enriquecidas en elementos litófilos con alto contenido de litio (hasta 2,000 ppm en la matriz) y son las equivalentes extrusivas de granitos. En la posición de trasarco raramente generan grandes

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Tabla 2. Minerales Económicos que Contienen Litio Nombre del mineral

Fórmula química

Contenido de Litio (%)

Apariencia (color y brillo)

LiAlSi2O6

3.7

Blanco, incoloro, gris, rosa, lila, amarillo o verde; vítreo

K2(Li, Al)5-8 (Si6-7 Al2-1 O20) (OH, F)4

1.39-3.6

Incoloro, gris / blanco, lila, amarillo o blanco, vítreo a perlado

LiAlSi4O10

1.6-2.27

Incoloro, gris, amarillo o blanco; vítreo a perlado

LiAlSiO4

2.1-5.53

Marrón, incoloro o blanco; vítreo

LiAl(PO4)(F,OH)

3.4-4.7

Blanco, amarillo o gris; vítreo a perlado

Hectorite

Na0.3(Mg,Li)3Si4O10 (OH)2

0.54

Jadarite

LiNaSiB3O7(OH)

7.3

Li

0.34

Spodumene Lepidolite Petalite Eucryptite Amblygonite

Macusanita (vidreo volcánico)

volúmenes (> 50 km3) de magma debido a los cambios de viscosidad de los magmas primarios, lo que limita la cantidad de litio que puede transportarse a la superficie en una sola erupción, por lo tanto, se requiere varios eventos. La caldera de Macusani, registra cuatro fases importantes de erupciones volcánicas, desde el Oligoceno hasta el Mioceno y así favoreció la acumulación de Li (Figura 3). Los granitos del tipo S están relacionados a Li, Nb, Ta, REE, Y, F, Th, U, Hf, Zr y debido a que estos elementos derivan del manto inferior, sus ocurrencias están relacionadas a las primeras cortezas continentales. Por lo tanto, corresponden a magmas antiguos mayores a 1,800 millones de años, importantes yacimientos de Li relacionados a este tipo de granitos se ubican en cratones que afloran en Brasil, China, Estados Unidos, Australia, África, entre otros. En los Andes peruanos los magmas son producto de la subducción y los basamentos que estos atraviesan son más jóvenes que 1,800 millones de años, por lo que, la posibilidad de tener estas ocurrencias es menor. Sin embargo, hacia el este por debajo de la columna cortical de la Cordillera Oriental se tiene el cratón de Brasil con una litosfera subcontinental rica en estos elementos primarios, algunos magmas asimilan esta litosfera subcontinental y acarrean en su ascenso a la superficie altas concentraciones, lo que se conoce hasta la fecha son diques peralcalinos de sienitas nefelinicas, como los que afloran en el Cerro Allincapaq en la Cordillera Oriental de Puno (Miscovik et al., 2009). Salares y salinas continentales Estos depósitos se producen en las cuencas endorreicas, donde las aguas subterráneas y de superficie que descon-

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Blanco, opaco; terroso Blanco, porcelanado Gris; vitreo

vocan están moderadamente enriquecidas en litio. Los depósitos económicos de este tipo usualmente ocurren en áreas donde hay poca lluvia y una alta tasa de evaporación solar porque estas condiciones climáticas favorecen el aumento adicional en la concentración de litio (Figura 4). Por lo general, estas cuencas contienen lagos de sal o bandejas de sal y el litio (entre 100 y 300 ppm) a menudo se recupera como coproducto con otros minerales como po-

tasio o boro, hay varios ejemplos de este tipo de depósitos en Chile, Argentina, Estados Unidos y China. Por otro lado, las arcillas cercanas a la fuente de litio pueden alcanzar concentraciones entre 1,000 y 2,000 ppm en minerales como como hectorita, Hofstra et al. (2013). En el sur del Perú, a lo largo de la Llanura Costanera, Cordillera Occidental y Altiplano desde el Mioceno se tienen las

Figura 2. Concentraciones de litio en relación al tipo y edad de roca. Nótese las altas concentraciones en las riolitas del Mioceno y Oligoceno que afloran en la Cordillera Oriental, región Puno (Figura 1).

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mismas condiciones climáticas del norte de Chile y Altiplano Boliviano, pero las salinas que se conocen que contienen principalmente boro, son recientes y están relacionadas a aguas termales, por ejemplo la laguna Salinas en Arequipa. Espacialmente, una de las razones del alto

contenido de litio en las salares de Chile y Bolivia se debe a que alrededor de las cuencas endorreicas se tiene la ausencia de volcanes activos desde el Plioceno (Wörner et al., 2018), favoreciendo ello la calma en la deposición y evaporación de los sedimentos con alto contenido de litio

(Figura 5), mientras que en el sur peruano la actividad volcánica ha sido constante y los aparatos volcánicos se formaron muy próximos entre ellos, y si se tuvo salares y salinas en el Mioceno, están cubiertos por los aparatos volcánicos del Mio-Plioceno y Recientes (Figura 5). El Li de los salares deriva de las riolitas del trasarco volcánico y monzogranitos relacionados a Sn, W, Mo de la Cordillera Oriental (Figura 5). El agua meteórica lixivia el Li de las riolitas y monzogranitos, los sedimentos drenan hacia las cuencas continentales donde el Li se concentra por evaporación. Evidencia de que la mayor fuente de Li deriva de las riolitas son los datos de concentraciones de U en las diferentes riolitas que se tienen en el territorio peruano (Figura 6).

Figura 3. A) Ubicación de las edades radiométricas en la Caldera de Macusani. B) Variaciones temporales de la emisión de las riolitas, siendo las fases más importantes las del Mioceno. C) Muestra de mano de una riolita con el mineral de macusanita (vidrio volcánico).

En la Figura 6 se observa la relación de las concentraciones de U versus Th para las diferentes riolitas que afloran en territorio peruano y resalta claramente que las riolitas de Macusani son las que tienen el mayor contenido de U, las mismas que están relacionadas a las altas concentraciones de litio. Hay otros salares similares a los de Chile y las concentraciones de litio se muestran en la Tabla 3 (fuente BGS, 2016). Fuentes termales Se han reportado niveles elevados de litio, entre 10 a 350 ppm, en varias áreas geotérmicas que incluyen: Reykjanes, Islandia; Wairakei, Nueva Zelanda; Cesano, Italia; Alsacia, Francia; Kyushu, Japón y en el mar de Salton en California, EEUU. Para el caso de Perú, Cruz et al. (2013) reportaron concentraciones entre 10 y 50 ppm de litio en las fuentes termales de Crucero, Moquegua y Calientes, Tacna. Por lo tanto, estas pueden ser una fuente de litio o subproductos junto con la generación de energía renovable.

Figura 4. Modelo esquemático para los depósitos de litio en granitos, riolitas, salares y arcillas. Después de Hofstra et al. (2013).

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Conclusiones 1. En el Perú se tiene abundantes rocas félsicas, entre ellas granitos y riolitas (tobas, ignimbritas) pero no todas tienen altas concentraciones de litio, en base al análisis espacial y temporal de los datos compilados se concluye que el mayor potencial de litio está relacionado a las macusanitas y estas afloran en el trasarco magmático a lo largo de la Cordillera Oriental. Hasta la fecha las concentraciones más altas (riolitas hasta

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Tabla 3 Salares de:

Atacama, Chile

Hombre Muerto, Argentina

Rincón, Argentina

Li

0.11-0.31

0.05-0.06

0.03

K

1.80-2.97

0.52-0.62

0.62-0.66

Clayton Valley, EEUU

Zhabuye, China

Qaidam, China

0.02-0.04

0.05-0.10

0.01-0.03

0.53-1.00

2.64-3.83

0.60-0.66

todos en porcentaje de peso total (wt %)

B

0.06-0.07

0.02-0.04

0.04

0-0.01

0.29-1.46

0.03-0.05

Na

1.03-9.10

9.79-10.30

9.46-9.79

6.2-7.5

10.66-10.81

6.20-6.84

Cl

2.03-18.95

15.80-16.80

15.8

10.10-11.70

12.16-12.31

9.20-20.42

2,000 ppm de litio) se conocen en la región de Puno y están relacionadas a la Caldera de Macusani que tuvo varios eventos explosivos entre el Oligoceno y Mioceno. Los monzogranitos del Triásico tienen concentraciones hasta de 600 ppm de Li, los cuales corresponden a valores normales en granitos peraluminicos del tipo A. 2. Las riolitas que contienen macusanitas derivan de la fusión parcial de varias fuentes: litosfera sub-continental antigua, almacenamiento en varios niveles de la corteza y principalmente fusión de la corteza continental superior donde las concentraciones de U, Th, Cs y Rb son altas. 3. Los depósitos de litio son variados y se debe conocer las fórmulas químicas de los productos, ya que no todos los yacimientos de litio son aptos para servir a todos los mercados. Cada aplicación tiene sus propias especificaciones de productos que a menudo son exigentes. 4. Hay un potencial de litio por explorar y es en las arcillas que se ubican en el trayecto de la erosión de los sedimentos provenientes de la margen oeste de la Cordillera Oriental, paralelo a la franja de Sn, W, Mo; actualmente estos sedimentos desconvocan en el lago Titicaca, por lo tanto, allí se deben depositar sedimentos con concentraciones de litio entre 100 y 400 ppm.

Figura 5. Distribución espacial de los volcanes activos en los Andes Centrales. Nótese que a los alrededores de los salares con alto contenido de Li hay un vacío en la actividad volcánica. Pichavant, M., Kontak, D.J., Briqueu, L., Valencia, J., Clark, A. 1988. The Miocene-Pliocene Macusani Volcanics, SE Peru . Contrib. Mineral. Petrol., v. 100, p. 325-338. Mamani, N., Wörner, G., Sempere, T. 2010. Geochemical variations in igneous rocks of the Central Andean orocline (13º S to 18º S): Tracing crustal Thickening and magma generation through time and space: Geological Society American Bulletin, v. 122; no.

Bibligrafía BGS-British Geological Survey. 2016. Report: Lithium, www.MineralsUK.com.

Mišković, A., Spikings, R.A., Chew, D.M., Košler, J., Ulianov, A., Schaltegger, U. 2009. Tectonomagmatic evolution of Western Amazonia: Geochemical characterization and zircon U-Pb geochronologic constraints from the Peruvian Eastern Cordilleran granitoids: Geological Society of America Bulletin, v. 121, p. 1298-1324.

Cruz, V., et al. 2013. Caracterización y evaluación del potencial geotérmico de la Región Tacna, Boletín C 56, Ingemmet. Hofstra, A.H, et al. 2013. Silicate Melt Inclusion Evidence for Extreme Pre-eruptive Enrichment and Post-eruptive Depletion of Lithium in Silicic Volcanic Rocks of the Western United States: Implications for the Origin of Lithium-Rich Brines. Economic Geology v, 7, p.1691-1701.

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Figura 6. Concentraciones de U para las diferentes riolitas del territorio peruano.

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Wörner, G., Mamani, M., Blum-Oeste, M. 2018. Magmatism in the Central Andes, Element Magazine, DOI: 10.2138/gselements.14.4.237.

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El uranio en los volcánicos de la meseta de Quenamari, Macusani-Carabaya-Puno-Perú Por: Ing. Andrés M. Rivera Zeballos, geólogo QP.

Resumen Los volcánicos Quenamari, que alojan mineralización de uranio, torio y litio, se ubican en el distrito de Macusani, provincia de Carabaya, región Puno, al sur del Perú. El uranio, asociado a las riolitas de los volcánicos Quenamari, por procesos posteriores de lixiviación de aguas meteóricas reconcentró en forma de vetillas y horizontes conteniendo autunita, esto se demuestra en la poca o casi nula alteración hidrotermal hacia las “cajas”. En general la permeabilidad y el fracturamiento de las rocas huéspedes jugaron un rol positivo en la depositación de uranio. Claro está que este proceso de lixiviación y reconcentración fue más complejo, de lo manifestado en este artículo. Las exploraciones recientes han demostrado que los horizontes mineralizados, son los que alojan mayores recursos de autunita hasta el momento en los volcánicos Quenamari. Presentación El presente artículo sumariza la experiencia académica y de campo del autor. El Ing. Rivera estudió en la Universidad Nacional San Agustín de Arequipa y en los años 1979-1980 en el Institutut National Polytechnique de la Loraine de Francia. Trabajó por tres años en el campo encargado de las exploraciones por uranio de la empresa Solex del Peru S.A. haciendo estudios en las áreas de Macu-

Figura 1.- Ubicación de la mesta de Quenamari- Macusani.

Abstract Quenamari volcanic rocks, which host Uranium, Thorium and Lithium mineralization, are located in the district of Macusani, province of Carabaya, Puno region, in southern Peru. Uranium, associated with the rhyolites of the Quenamari volcanic rocks, through later leaching processes of meteoric waters, concentrated in the form of veinlets and horizons containing autunite; this was demonstrated in the little or almost null hydrothermal alteration towards the "walls”. In general, the permeability and fracturing of host rocks played a positive role in the deposition of uranium. Of course, this process of leaching and reconcentration was more complex than stated in this article. Recent explorations have shown that the mineralized horizons are the ones that host the largest autunite resources so far in the Quenamari volcanic rocks.

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sani oeste y Macusani sur de los volcánicos Quenamari.

rios en la región y desarrollaron diferentes trabajos de exploración.

El autor, desea expresar su agradecimiento sincero a la empresa Solex del Perú S.A. por intermedio de quien fue su gerente general, el Ing. Arnaldo León, por la oportunidad que me dio de integrar ese selecto grupo de profesionales y técnicos.

Breve descripción de los principales yacimientos de uranio en rocas volcánicas a nivel mundial Con el objeto de tomar la experiencia de países que tienen una rica historia en lo que respecta a la exploración y explotación de yacimientos de uranio, nos hemos permitido colocar algunos cuadros, para comparar la magnitud de los yacimientos ya conocidos, con los encontrados en Macusani. Los cuadros contienen los recursos en libras de U3O8 (ver Tabla 1), ley promedio de U3O8/t en porcentaje y Libras/t

Introducción La presencia de uranio en las rocas del volcánico Quenamari, del distrito de Macusani, provincia de Carabaya, región de Puno, se vienen estudiando con algunas interrupciones desde el año 1975, a cargo de profesionales del Instituto Peruano de Energía Nuclear (IPEN). A partir de 1990, entró en vigencia la ley de libre admisión de propiedades mineras, numerosos empresas extranjeras solicitaron petito-

A modo de establecer una comparación entre las leyes de depósitos en actual explotación de uranio en la región de Canadá, incluimos la Tabla 2. Geología local Rocas volcánicas en la meseta de Quenamari.- Tobas riolíticas a dacíticas del Neógeno tienen amplia distribución en el área de estudio, denominada como formación Quenamari, constituye el metalotecto importante para el emplazamiento del uranio, esta formación está dividida en tres unidades: tobas lapillíticas litoclásticas de composición riolíticas, del miembro Chacaconiza, tobas riolíticas a riodacíticas del miembro Sapanuta, y cerrando con tobas lapillíticas de composición riolítica del miembro Yapamayo. Cubren toda esta secuencia depósitos Cuaternarios: morrenas, fluvioglaciares, aluviales y coluviales. A continuación haremos una breve descripción de la más antigua a la más moderna. El basamento está constituido por limoarcillas micáceas del grupo Ambo

Foto 1. Muestra de mano, Autunita.

(Carbonífero Inferior); sobre este grupo, se encuentran las areniscas limolitas, calizas arenosas del grupo Tarma del Carbonífero Inferior a Superior, respectivamente; el Pensilvaniano, está representado por el grupo Copacabana; El Pérmico Superior representado por capas rojas, areniscas, lutitas y derrames andesíticos porfiríticos rojos-morados. En discordancia angular el Cretácico Inferior está representado por areniscas cuarzosas de la formación Huancané, en concordancia con el grupo Moho: este grupo está conformado por areniscas arcósicas y limolitas de la formación Viluyo (Albiano-Cenomaniano); encima las calizas micríticas de la formación Ayavaca (Cenomaniano), cierran la secuencia las areniscas cuarzosas, limolitas y lodolitas de la formación Hanchipacha (Campaniano-Maestrichtiano). Pórfidos Riolíticos y Dacíticos, con texturas porfiríticas en una pasta microcristalina, conteniendo sanidina, cuarzo plagioclasa y biotita; presenta vetas y vetillas de estibina con metales base y algo de oro y plata (se encuentra emplazado en el miembro Chacaconiza). La estructura original está formada por los sedimentos Paleozoicos y Mesozoicos sobre los cuales descansa los volcánicos de la formación Quenamari, los mismos que están emplazados en un paleorelieve que forman un anticlinal muy amplio de rumbo NW, paralelo al rumbo andino y buzamientos suaves de 05 a 10° al NE y SW, respectivamente. El fallamiento y fracturamiento se produjo en dos etapas, el primero prevolcánico, de rumbo NW, que dislocó todo el relieve prevolcánico en un gran graben, que dio lugar a la formación de una gran

Tabla 1. Recursos de Uranio en Rocas Volcánicas a Nivel Mundial Depósito

Ubicación

Recursos Libras-U3O8/k

Ley Aproximada %U3O8/t

Lib.U3O8/t

Edad de los Volcánicos

Rocas del Basamento

Strelsovka-20 Depósitos

Chita Oblast,Rusia

727,783

0.236

4.72

Jurásico

Penn. Granito

Dornalt 2 Depósitos

Noreste de Mongolia

55,400

0.153

3.06

Jurásico

J.Granitos

Xiangshan

Sur de China

57,320

0.200

4.00

Jurásico (?)

K.Granitos

Mc Dermitt 2 Depósitos

Norte de Nevada/Oregon

21,494

0.057

1.14

Mioceno

K.Granodiorita

Sierra Blanca 3 Depósitos

Chihuahua Mexico

2,604

0.11

2.20

Eoceno

K.Calizas

Marysvale

Piute County Utah, USA

1,800

< 0.07

1.20

Mioceno

J. Sedimentos

Macusani * 4 Depósitos

Sur del Perú

31,500

0.029

0.6

Mioceno

P.Sedimentos

*Información pública de la empresa "Plateau Energy Minerals Inc"

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cubeta donde posteriormente se emplazaron los volcánicos Quenamari, producidos a consecuencia de la gran presión que produjo el enorme graben. La segunda etapa de fallamiento y fracturamiento se produce después de emplazarse los volcánicos por fuerzas compresionales y tensionales de dirección SW-NE, que originan el emplazamiento de los subvolcánicos riolíticos y la mayoría del fracturamiento y fallamiento actual, que han actuado como conductos para la circulación de vapores y fluidos hidrotermales.

Las calderas que han alimentado las rocas volcánicas de la meseta de Quenamari, aparentemente han sido erosionadas y solo se han podido reconstruir mediante un estudio de foto-interpretación, que ubica dos cuellos volcánicos por los alrededores de Chacaconiza, posteriormente y aprovechando esta debilidad estructural se emplazaron los intrusivos subvolcánicos de composición riolítica que presentan valores anómalos de uranio. Geología del yacimiento Las riolitas de la meseta de Quenamari, son extremadamente inusuales en

su composición química (Dr. Alan Clark, 2006). La abundancia de sillimanita y andalucita y la adición de muscovita, refleja el carácter altamente per-aluminoso de estas rocas que, a su vez, están enriquecidas en elementos volátiles, como: Li, Cs, B, P, F y elementos litófilos como: Sn, W, Ta y muy en especial en uranio. Entonces, para casi todos los que han trabajado en los volcánicos Quenamari, entre los que se cuenta el suscrito, el uranio ha sido aportado por las riolitas. Para A. Cheilletz (1992), existe un decrecimiento en valores de uranio del miembro más joven hacia el más antiguo.

Tabla 2. Algunos Depósitos de Uranio de Canadá Depósito/Mina

Contenido U3O8 - T

Leyes de U3O8 %

lib./t

Categoría

Rabbit Lake

7,950.00

0.98

19.6

McClean Lake

2950.00 6,960.00

0.67 1.90

13.40 38.00

Reservas Probadas Recursos Medidos e Indicados

Areva Areva

McArthur River

73,300.00 73,860.00 22,600.00 63,180.00

17.18 26.33 9.08 9.81

343.60 526.60 181.60 196.20

Reservas Probadas Resevas Probables Recursos Medidos e Indicados Recursos Inferidos

Cameco Cameco Cameco Cameco

102,860.00 3,000.00 53,700.00

20.67 4.86 16.92

413.40 97.20 338.40

Reservas Probadas Reservas Indicadas Reservas Inferidas

Cameco Cameco Cameco

18,900.00

1.48

29.60

Reservas Mdidas e Indicadas

5,900.00

1.69

33.80

Recursos Indicados

Cameco

21,300.00 4,400.00

4.53 2.06

90.60 41.20

Recursos Indicados Recursos Inferidos

Cameco Cameco

Kiggavik

18,340.00

0.27

5.40

Recursos Inferidos

Areva

Michelin

30,600.00

0.11

2.20

Recursos Medidos e Indicados

Aurora

Jacques Lake

16,100.00 4,700.00

0.12 0.08

2.40 1.60

Recursos Inferidos Recursos Medidos e Indicados

Aurora Aurora

31,500,000.00

0.029

0.60

Recursos Medidos e indicados

Cigar Lake Midwest Dawn Lake Millenium

Macusani * 4 Depósitos

Reservas Probado-Probables

Operador Cameco

Areva

*Información pública de la empresa "Plateau Energy Minerals Inc"

Foto 2. Riolita con fenos de cuarzo ahumado.

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Foto 3. Inclusiones sólidas de U6 dentro del Qz ahumado.

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Las ocurrencias de minerales de uranio reconocidas hasta el momento en los volcánicos Quenamari, son: Autunita: de color amarillo limón, fuertemente fluorescente a la luz ultravioletaCa(UO2)2(PO4) 10-12H2O. Weeksita: mineral de uranio poco común, detectado solo en Macusani, cuya formula es: K2(UO2)2(Si6O14) 4H2O. Modelo geológico conceptual I) Fuerzas complexionales de dirección SW-NE, que ocasionaron grandes fallas de rumbo andino, las que a su vez, permitieron la formación del graven de Quenamari o meseta de Quenamari, que ejerció gran presión litostática en el basamento por confinamiento del material en dicho graven. II) Por efecto de la gran presión, se forman cuellos volcánicos por rotura de la corteza y se emplazan las tobas e ignimbritas de la formación Quenamari a manera de rumas densas y nubes ardientes que les permitieron conservar sus volátiles hasta el presente. III) Terminado el vulcanismo intenso, que concluyó con el emplazamiento de las riolitas per-aluminosas y muy anómalas en uranio (hasta 20 ppm, lo normal es 4 ppm), seguramente asociado a algo de pirita, marcasita o fluorita. El uranio atrapado en las riolitas fue puesto en solución en aguas meteóricas, a partir de la desvitrificación de la abundante obsidiana y destrucción del apatito que lo contenían y transporta-

Foto 4. Vetilla de autunita (Testigo-DDH).

do en complejos en los que es altamente soluble. IV) Con el uranio en solución y circulando por las fracturas, se redepositó, como uranio hexavalente (U6) en áreas donde el fracturamiento fue más intenso, donde la granulometría de las riolitas fue positiva (capaz de permitir la circulación de fluidos) y donde los horizontes de riolitas presentaron composición química apropiada para la depositación de U6 (seguramente algo de cenizas volcánicas conservó un nivel freático que precipitó el uranio en solución); razón por la cual, los hastiales de las vetillas con U6 no presentan alteración hidrotermal. Un siguiente pulso de masa rocosa que no terminó de salir a superficie se quedó como intrusivos subvolcánicos, los que también presentan mineralización de uranio. V) Como resultado se tiene una mineralización de uranio que se enriquece de arriba hacia abajo y está presente en toda la columna estratigráfica del Quenama-

Foto 5. Microfoto de una vetilla (uranio hexavalente).

ri; además casi toda la mineralización que se conoce en el distrito de Macusani se encuentra al estado de autunita y metautunita, Ca (UO2)2(PO4)2 10-12 H2O. VI) La presencia de valores anómalos de uranio en los intrusivos subvolcánicos indicarían la asociación del uranio a los “feeders”, además que su emplazamiento ha taponado los cuellos volcánicos. Exploración En el boom minero producido en una época en nuestro país, como dijimos anteriormente, numerosas empresas, han explorado la zona, desde las primeras etapas, hasta las fases más avanzadas mediante perforaciones diamantinas, llegando a estimar recursos, incluso la empresa Macusani Yellow Cake, desarrolló un Preliminary Economic Assessment (PEA). La empresa Solex del Perú, realizó una campaña de exploración intensa entre los años 2006 al 2009, en sus propiedades mineras que en una época llegaron a 400,000 hectáreas. Notas adicionales referentes a los trabajos de Solex Por: Ing. Arnaldo León, quien fue el gerente general de la empresa.

Figura 2. Sección vertical-longitudinal, con horizontes de uranio, delineados en base a DDH.

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Solex del Perú en un momento llegó a controlar más de 400,000 Ha de concesiones en el área. Por la sensibilidad de explorar por un elemento nuevo para la población y, sobretodo, asociado a un mineral radioactivo, Solex determinó como estrategia los siguientes parámetros principales que dieron como resultado un excelente ambiente de trabajo y respeto mutuo con las comunidades: n Seguir como orientación general que sus actividades y comprtamiento con la po-

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Foto 6. Fin de carretera, cambio de movilidad.

Foto 7. A. Rivera, con pobladores de la zona.

Foto 8. Proceso de recolección de botellas de plástico en los caseríos aledaños a los a los campamentos de exploración minera.

blación estén basado en los principios incas de Ama Sua, Ama Quella y Ama LLulla.

del Mioceno en la meseta de Quenamari, procesos de reconcentración posterior han formado “blancos” de exploración que se distribuyen de manera aleatoria.

Belluco A, Arroyo G, Kihien C. 1979. Principios Sobre la Metodología en la Preselección de Áreas para Prospección Uranífera. Boletín de la Sociedad Geológica del Perú, tomo 63.

n El Grupo de Relaciones Comunitarias de la empresa se formó exclusivamente con señoras profesionales de la zona, enfermeras, profesoras, y geólogas, todas bilingües. n Para contrarrestar la imagen general que la minería contamina, se estableció que todas las camionetas de la empresa “compraran” plástico en los pueblos y aldeas que visitaban. Algunos poblados pequeños en poco tiempo quedaron limpias de plástico y lo comprado se vendía en Juliana. Conclusiones 1. Las evidencias de campo y gabinete indican que el uranio está asociado a la emisión de las riolitas per-aluminosas

2. Queda claro que para este tipo de depósitos el uranio se produjo en los últimos eventos del vulcanismo, de tal modo que las mayores concentraciones se producen en las emisiones más jóvenes y disminuyen hacia las más antiguas. 3. Como se observa las leyes en la Tabla 2, las de Macusani son relativamente bajas en comparación con yacimientos en operación en la región de Canadá (con reservas), por lo tanto, el valor del yacimiento de Macusani es marginal, que solo podría entrar en operación cuando los precios sean muy altos.

Bibliografía

Chang, A., Cuadros, J., Gutiérrez, E. y Slas, G. 1997. Boletín de Corani (28u) y Ayapata (28v)Boletín 90 A. Cheilletz, A., Clark, A.H., Farrar E., Arroyo, G., Pichavant, M., and Sanderman, H.A. 1992. Volcano-Strtigraphy and 40Ar/39Ar geochronology of the Macusani ignimbrite field: Monitor of the Miocene geodynamic evolution of the Andes of southeast per: Tectonophysis, v.205, p.307-327. Clark, A., et al. 1990. Geologic and Geochronologic constraints on the Matallogenic Evolution of the Andes of Southeastern Peru. Economic Geology, Vol 85. Clark, A. and Kontac, D. Fe-Ti-P Oxide Metals Generated through Magma Mixing in the Antauta Subvolcanic Center, Peru: Implications for the Origin of Essonite and Iron Oxide – Dominated Hydrothermal Deposits. Economic Geology Vol 90. Clark, A. 2006. Genetic Model for Uranium Veins Mineralization Associated with Quenamari Group Rhyolites , Carabaya District, SE Peru. (Memorandum Intern). Lambert, I., McKay, A. et al. November 2001. Geology of Uranium Deposits-Nuclear Issues Briefing paper #34. Macusani Yellow Cake. December 2013. Announces positive Preliminary Economic Assessment for Uranium Deposits in Peru. (Informe Público). Rich, R., Holland, H. and Petersen, U. 1977. Hydrothermal Uranium Deposits. NY. Rivera, A.M. Progresos en el conocimiento de la geología y mineralización de uranio en los volcánicos Quenamari, Macusani- Perú. XV Congreso Peruano de Geología.

Figura 3. Precio de uranio ($/lib), actualizado a septiembre del 2018.

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Rivera A.M. 1990. Etude au Microscope des Alteration Hidrothermales, Des Inclusiones Fluidas et Analisis par Radioelements (U-TH) Dans le Porphyre Cuprifere Toro Mocho Perou. Thesis Nancy- France.

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Técnico Científica

Pautas generales para la selección de proyectos para mineras junior: uranio y litio Por: Ing. Mario Alejandro Bendezú de la Cruz, ingeniero de minas de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP).

Resumen En el presente artículo se analizará los factores esenciales que requiere un proyecto minero de uranio y litio. Para realizar este análisis se tomarán dos puntos principales, el primero será los requerimientos y perfil necesarios que debe tener la empresa minera –en este caso una minera junior– para desarrollar este proyecto y, segundo, qué implica (operacional, legal, económica, social y ambientalmente, etc.) que los minerales en yacimientos sean radioactivos. Finalmente, se presentarán las conclusiones que indicarán si la empresa puede desarrollar el proyecto minero y si es que actualmente es factible explotar uranio y litio en el Perú. Actualmente, ha sonado el tema relacionado a la explotación de uranio y litio en nuestro país; sin embargo, la principal pregunta a realizarse sería: ¿Es posible, desde el punto de vista económico y social, extraer uranio y litio en el Perú? Analicemos los antecedentes de uranio en nuestro territorio. En 2008, en una nota publicada por el diario El Comercio llamada “La verdad sobre el uranio en Puno”, escrita por la Sra. Norka Peralta indica que, en el distrito de Corani, provincia de Carabaya, ubicado al norte de Puno, operaron una variedad de empresas juniors: mineras nacionales y transnacionales, que ya habían reconoci-

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do y explorado la presencia de depósitos de uranio desde hace varios años atrás. Sin embargo, se toparon con un gran obstáculo para poder llegar a la fase de explotación, la población se resistía debido al temor por la contaminación principalmente por tratarse de minerales radioactivos Otro punto esencial que es necesario destacar es que desde esa época ya existen leyes para el manejo de minerales con materiales radioactivos. El Instituto Peruano de Energía Nuclear (IPEN) muestra en su documento “Requisitos para la seguridad radiológica en minería e instalaciones de uranio y torio o material sin procesar”, que ya existen leyes que regulan la explotación de estos elementos tales como: La Ley 28028 de fecha 18 de julio del 2003. Ley de Regulación del Uso de Fuentes de Radiación Ionizante, la cual indica que la minería de minerales radiactivos debe ser controlada mediante medidas y procedimientos establecidos destinados a cumplir con las obligaciones regulatorias de protección y seguridad establecidas para las fuentes de radiaciones.

¿Es posible que una minera junior pueda desarrollar un proyecto de uranio y litio en el Perú? Una regla de oro dice que, por cada 1,000 proyectos minerales en etapa de exploración, 100 llegan a ser perforados y solo uno se convierte en una mina en producción. Es decir, el ratio es de 1,000 a 1, esto sin mencionar que la mayoría son minerales comúnmente explotados como oro, plata, cobre, zinc y plomo, por lo que los minerales radioactivos tienen una complejidad mayor. Asimismo, es necesario saber la definición de una compañía minera junior y lo que su definición implica. Las compañías mineras juniors son aquellas empresas que únicamente se dedican a la exploración y, al igual que cualquier otra minera, está en la búsqueda de nuevos depósitos minerales que presenten potencial beneficio económico con la intención de construir valor a través de los estudios respectivos. Por lo general, las compañías mineras juniors, actualmente, tienen una relativa baja capitalización bursátil (menor a US$

Abstract In this article we will analyze the essential key factors required for a mining project of Uranium and Lithium. To carry out this analysis, we will focus on two main issues, the first one will be the necessary requirements and profile that the mining company in this case a junior mining company - must have in order to develop this project and secondly, what does it imply (operationally, legally, economically, socially, environmentally, etc.) that the minerals in the deposit are radioactive Finally, the conclusions presented will indicate if the company can develop the mining project and if it is currently feasible to exploit Uranium and Lithium in Peru.

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50 millones), baja liquidez (menor a US$ 1 millón) y limitada solvencia para poder seguir explorando sus proyectos, por lo que es necesario identificar dentro de este tipo de compañías cuales pueden tener éxito. Aparte de las características geológicas de los descubrimientos (tonelajes y contenido metálico) algunos de los factores claves más importantes para identificar mineras juniors que pueden tener éxito y donde vale la pena invertir, son: 1) Identificar o encontrar el yacimiento “ideal”.

través de la venta del objetivo de exploración a una empresa más grande, en lugar de tratar de desarrollar el propio cuerpo de mineral. Los problemas que a menudo logran que una junior no desarrolle el proyecto son: n Extender el programa de perforación más allá de lo previsto para una mejor definición de recursos.

2) Contratar al personal y consultores adecuados.

n Infraestructura, si el yacimiento está en una ubicación remota, incluso: • Acceso por carretera y ferrocarril. • Fuente de alimentación. • Suministro de agua.

3) Costo de desarrollar un proyecto antes del estudio de factibilidad.

n Instalaciones de entrada y salida, como carretera.

4) Tiempo requerido para el desarrollo de un recurso mineral.

n Costo del desarrollo de un recurso más grande a lo planeado.

5) Financiamiento del proyecto durante cada etapa de desarrollo.

n Costo de procesamiento, ya que los minerales a menudo se vuelven más complejos con leyes

Identificar o encontrar el yacimiento 'ideal' El yacimiento 'ideal' no es necesariamente el depósito más grande o más rico disponible, lo que la compañía necesita es ser capaz de desarrollar el yacimiento sin sobre extender las limitaciones financieras, operacionales y recursos humanos que pueda tener disponibles. Hay varios casos de estudio donde el descubrimiento de un buen cuerpo mineralizado sirvió como una caja de efectivo para las mineras juniors a

inferiores. n Requisitos técnicos, legales y de seguridad para explotar minerales no comunes (radioactivos). n Licencia social. Contratar al personal, consultores y directores adecuados La mayoría de las juniors tienen miembros limitados de tiempo completo cuando

Figura 1. Inversión en exploración minera mundial por mineral.

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comienzan a explorar; a menudo la compañía está compuesta de solo dos a cinco miembros a tiempo completo. Estos son en su mayoría copropietarios y, por lo general, consisten en geólogos, ingenieros de minas y empresarios. Durante cada fase de desarrollo un diferente equipo y una combinación diferente de cualificaciones y habilidades se necesitan. Por ejemplo, durante las primeras fases de exploración, el equipo puede consistir principalmente en geólogos. Las fases posteriores requieren metalúrgicos, ingenieros de minas, ambientalistas, consultores financieros, expertos en diseño, etc. No tener el equipo de proyecto apropiado (es decir, la correcta combinación y nivel de habilidades) disponible en las primeras etapas de desarrollo, podría resultar en los siguientes problemas principales: n Definición incompleta de recurso mineral (insuficiente perforación y baja calidad de los resultados de perforación y ensayo). n Insuficientes e inapropiados ensayos metalúrgicos. n Evaluaciones incompletas de impacto ambiental y permisos. Si se quiere que el proyecto avance de forma continua y no tenga obstáculos en los procesos (etapa legal o financiamiento) es necesario que se lleven a cabo los siguientes puntos. • Designar consultores y directores adecuadamente calificados y con experiencia en el tema. • Poseer personal a cargo de una apropiada y correcta perforación, tomando muestras representativas. • Realizar ensayos para el tipo de mineral durante todas las etapas. Costo de desarrollar un proyecto antes del estudio de factibilidad Como las mineras juniors comienzan sus vidas principalmente como empresas de exploración, administradas mayormente por geólogos, el desarrollo metalúrgico, es por lo general, subcontratado (laboratorios metalúrgicos), que pueden conducir un programa de prueba dirigido por personal que es posible no tenga los antecedentes necesarios y no necesariamente entienda las complejidades potenciales que las características específicas. Como la mayoría de los cuerpos “fáciles” de extraer en el

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merosos al riesgo y proyectos pequeños pertenecientes a mineras juniors son vistos como altamente riesgosos.

mundo ya se han desarrollado y minado durante los últimos 100 años, los yacimientos minerales tienden a ser mucho más complejos y mineralógicamente más desafiantes. Esto es reconocido principalmente por las mineras junior; sin embargo, existen limitaciones económicas para poder subcontratar y/o conseguir personal con la experiencia necesaria durante las primeras etapas cruciales del desarrollo del proyecto. Problemas típicos que requieren inversión antes de la etapa de estudio de factibilidad de un proyecto incluyen: n Definición y estimación del recurso mineral. n Se requiere una adecuada perforación para tener una porción significativa del yacimiento definido como recurso indicado o medido. n Análisis químico de muestras de perforación de exploración. n Análisis e interpretación mineralógica de estas muestras. n Posible método de extracción, incluidas las estimaciones de pérdida de mineral y dilución de mineral con desmonte. n Ensayos de laboratorio a escala. Tiempo requerido para el desarrollo de un recurso Al revisar la historia de desarrollo de algunas de las minas hace unos 20 o 30 años, a menudo se lee cómo una mina fue desarrollada dentro de los 24 a 30 meses del descubrimiento inicial. Hoy en día, este marco de tiempo es imposible, ¿qué ha cambiado? n El proceso de aprobación de permisos se ha vuelto mucho más riguroso y complicado como aprobaciones legales-socioambientales, y puede tomar varios años para completar. Estudios arqueológicos, culturales patrimonios, estudios del patrimonio histórico, evaluaciones de impacto de carreteras y muchos otros, todo esto toma más tiempo y financiación de lo que se habría visto hace algunos años. n Se requiere una definición de recursos más detallada, asociada con una mejor comprensión de la mineralogía. Aunque hay varias razones para esto, las tres más importantes son:

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Figura 2. Proceso general de selección de proyectos.

1. Financiamiento. 2. Leyes minerales más bajas. 3. Cuerpos mineralizados más complejos. Financiamiento del proyecto durante cada etapa de desarrollo El tema más citado en el desarrollo de un proyecto para las mineras juniors es el acceso al financiamiento, el cual está siendo extremadamente difícil de conseguir, pero esto bien puede ser un fenómeno cíclico causado por la crisis financiera global (GFC). Conseguir financiamiento externo para cualquier proyecto puede ser una tarea extremadamente difícil y encontrar una institución financiera o inversionista (o un grupo de inversionistas) dispuestos a comprometerse con el financiamiento de un proyecto es a menudo una tarea desalentadora y lenta para una junior. Esta es una de las principales razones por las que los juniors participan en foros públicos, conferencias y otros eventos, ya que les da la oportunidad de difundir sus proyectos y la compañía en general. Si a estos eventos también asisten entidades financieras o inversionistas que se interesen por algún proyecto, la minera junior de interés está un paso más cerca de su meta (vender o explotar). Actualmente, parece ser que existen muchas oportunidades de inversión; sin embargo, los inversionistas son reacios a financiar proyectos pequeños y/o en etapas iniciales de exploración, los cuales probablemente hubieran apoyado antes de la Crisis Financiera Global (GFC). La GFC ha vuelto a los inversionistas más te-

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Aunque hay opciones disponibles para financiar proyectos, la fórmula para los juniors suele ser una combinación de financiación de deuda y capital, ya que la deuda no está disponible si el propietario no proporciona un cierto porcentaje (a veces mayor al 50%) de patrimonio en el proyecto. Para proporcionar el patrimonio, la junior debe estar preparada para sacrificar parte de su propiedad en el proyecto (sus acciones) y con frecuencia esto lleva a la eventual pérdida del control en el proyecto, pero al mismo tiempo también toma el control de la compañía como parte del proceso. Errores típicos de las juniors Aunque puede ser incorrecto que las mineras juniors sean propensas a cometer más errores durante el proceso de evaluación del proyecto que las grandes empresas, las consecuencias tienden a ser más graves y hay algunos errores típicos que las firmas más pequeñas deben tener en cuenta: n Los recursos financieros son demasiado pequeños y no están adecuadamente cuantificados. n “Intentar hacer mucho” con experiencia y recursos limitados. n Involucrar a grandes empresas para la realización de trabajos ingenieriles, gestión de adquisiciones y construcción (EPCM) de proyectos relativamente pequeños. n Confiar en el trabajo de ensayo (a veces, inapropiado) hecho en muestras de mineral “similares”, ya que, aunque las muestran similares no necesariamente puede que sean iguales. n No seguir las pautas establecidas de trabajo de prueba, o ignorar la complejidad del yacimiento. n Especialización en un solo producto de metal, cuando el yacimiento puede ser polimetálico e influye en la recuperación, entre otros. n No conocer las leyes, políticas o cualquier factor que puede considerarse un riesgo para el desarrollo de la minera junior (ej. minerales radioactivos).

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Conclusiones 1. Invertir en una minera junior y su proyecto ya es de por sí un tema complejo que requiere de un minucioso análisis para reconocer si posee las características para llegar al éxito. Por lo tanto, una minera junior con un proyecto con minerales radioactivas hace que la iniciativa sea aún más compleja debido a las implicancias operacionales, financieras, ambientales, sociales y legales que estarán presentes para ponerla en marcha. Mencionado esto se reconoce que los factores que afectan la capacidad de los juniors para desarrollar proyectos son: • Seleccionar el equipo (staff) de proyecto con las habilidades, conocimientos y experiencia apropiados para desarrollar un yacimiento de tales características. • Las características del yacimiento. • Costo de desarrollo hasta la etapa en que el proyecto puede lograr conseguir financiamiento. • Identificar la hoja de flujo de proceso más rentable. • Capacidad de obtener fondos para el proyecto. • Lidiar con los riesgos asociados al proyecto. • Alinear la selección del proyecto con la estrategia de la compañía. • Investigar y analizar las implicancias (mayor costo, tiempo, complejidad, inversión, etc.) que los minerales radiactivos tendrán sobre cada etapa de desarrollo.

• Si el proyecto parece tener una rentabilidad marginal, asegúrese que todos los aspectos del estudio se hayan hecho extremadamente bien, como lo suficientemente bueno no sirve, es decir, si no se hace a la perfección existen posibilidades de que algo salga mal.

2. Sin embargo, siguiendo las directrices del desarrollo de proceso establecido, los riesgos asociados con la selección de proyectos y el desarrollo del proceso se puede gestionar y mantener a un nivel aceptable, proporcionando un trabajo de prueba suficiente, usando muestras generadas y en una escala apropiada, tomando en cuenta el tamaño y el valor del proyecto. Algunas pautas posibles que podrían ayudar a las pequeñas compañías mineras para llevar a cabo los proyectos son: • No comience a vender el proyecto al público antes de la definición inicial del recurso y al menos el trabajo de prueba haya sido completado. Sin embargo, una vez que el público conozca el proyecto, mantenerlos informados para mantener interés en la compañía y el proyecto.

• Asegurarse de que la empresa tenga un proceso formal de selección de proyectos con criterios de selección que están alineados con la estrategia de la empresa y están destinados a apoyar esta estrategia.

• El enfoque significativo debe estar dedicado al modelo financiero, asegurando que todas las eventualidades posibles se han considerado y hay planes de respaldo para cubrir cada una de estas eventualidades. • Involucrar a los expertos adecuados para cada etapa. Si no hay expertos disponibles dentro de la organización, asegúrese de que los que se vayan a contratar sean de buena reputación o que trabajen en empresas de consultoría de amplia experiencia y buen historial. • Asegúrese de que la reputación del contratista sea aplicable para la tarea correcta. Por ejemplo, un contratista de ingeniería civil de buena reputación no será el asesor adecuado para el diseño de un depósito de relaves, incluso si entienden los movimientos de tierra extremadamente bien. • Asegurar que todos los aspectos del proyecto sean revisados por los expertos adecuados en el campo. Grandes empresas de consultoría a menudo no van al campo de acción.

• Asegúrese de que el proyecto es factible legal, ambiental, social y técnicamente, asimismo, saber quiénes han sido los anteriores titulares del proyecto, ya que la minería de minerales radioactivos es más compleja que de otros minerales más comunes. • Para el caso de los yacimientos de Uranio y Litio en Puno, hay que asegurarse si la empresa y/o su staff cuenta con los conocimientos y la experiencia para desarrollar un proyecto de esta especie. Investigar cual

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es el grado de investigación de ese proyecto y por qué anteriores empresas abandonaron. Por último, el uranio es un mineral radiactivo que tiene regulaciones adicionales a los proyectos tradicionales (cobre, oro, plomo, zinc) respecto a la seguridad que afectan al personal trabajador, a las comunidades aledañas y al medio ambiente. • Y, por último, pero no menos importante: ¿Se puede explotar uranio y litio en el Perú? Actualmente no es posible explotar uranio y litio, queda un largo y complicado camino por recorrer ya que, aunque existen leyes para este tipo de operación en el Perú nunca se ha minado un yacimiento con estos minerales por lo que sería necesario que todos los entes fiscalizadores trabajen en conjunto para poder afinar las leyes convenientes desde ahora y no pongan trabas a la empresa minera durante el desarrollo del proyecto. Otro punto necesario, es que el Ministerio de Energía y Minas y/o el Ingemmet evalúen las competencias de la minera interesada en explotar estos yacimientos complejos por su naturaleza radioactiva. Una vez tomados todos estos puntos estoy seguro de que podríamos hablar de minería para yacimientos radioactivos en nuestro país. Bibliografía Bendezú, M. “Cómo Identificar una Minera Junior de Éxito”. Tesis de Grado de Ingeniero de Minas en la Pontificia Universidad Católica del Perú. http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/ handle/123456789/5581 Diario El Comercio. “La Verdad sobre el uranio en Puno”, Artículo de https://elcomercio.pe/ edicionimpresa/html/2008-04-20/la-verdadsobre-uranio-puno.html Instituto Peruano de Energía Nuclear. “Requisitos para la seguridad radiológica en minería e instalaciones de uranio y torio o material sin procesar. http://www.ipen.gob.pe/ transparencia/regulacion/normatividad/norma_ mineria_uranio.pdf Ley N° 28028. Ley de Regulación del Uso de Fuentes de Radiación Ionizante. http:// www.leyes.congreso.gob.pe/Documentos/ Leyes/28028.pdf Minex Consulting. Recent Trends and Outlook for Global Exploration. https:// w w w.minexconsulting.com/publications/ Exploration%20Trends%20and%20Outlook%20 -%20PDAC%20Presentation.pdf

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Técnico Científica

¿Por qué los proyectos mineros fallan? Por: Ing. Jorge Ganoza, ingeniero metalurgista.

Resumen Siempre existe la posibilidad de que las minas tengan una producción menor cuando los resultados reales se comparan con las expectativas y proyecciones incluidas en el estudio de factibilidad, y la rentabilidad es la única fuente para devolver a los inversionistas el dinero que fue destinado a los referidos estudios y como capital inicial para la construcción del proyecto minero. Es poco razonable considerar que los inversionistas deciden financiar un proyecto cuando hay un riesgo muy alto. Sin embargo, a pesar de existir muchos ejemplos en el pasado de proyectos mineros con fallas y errores grandes en el arranque, la industria no ha aprendido las lecciones. Hay varios ejemplos recientes de proyectos que no han llegado a los niveles de producción o a los resultados del modelo financiero desarrollado durante el estudio de factibilidad. Las personas responsables de decidir la inversión en los proyectos deben percibir los problemas potenciales y los grandes riesgos cuando hay decisiones mal tomadas en el estudio de factibilidad y en la etapa de construcción. Los errores cometidos en el diseño de ingeniería y en el estudio de factibilidad aparecen cuando se empieza el arranque inicial de la operación. Hay varias razones para tener problemas, pero todas tendrán un impacto en los resultados económicos.

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Estudios de ingeniería Las actividades para el desarrollo de un proyecto minero potencial se inician cuando un recurso mineral es identificado y se continúa hasta la etapa de construcción. La factibilidad técnica y la viabilidad económica de un proyecto se determinan durante las fases de desarrollo al tener mayor información para cada etapa. Hay al menos cuatro niveles de estudios de ingeniería durante el desarrollo del proyecto que son aplicados en minería, n Estudio conceptual. n Estudio económico preliminar. n Estudio de prefactibilidad. n Estudio de factibilidad. n Estudio de ingeniería de detalle. A los estudios mencionados se suelen agregar otros complementarios: el estudio de factibilidad definitivo, el estudio ban-

cable, los estudios bajo el esquema FEL (Front End Loading) y los FEED (Front End Engineering Design) [1]. Estos suelen desarrollar para cumplir con requerimientos de entidades financieras con el fin de obtener el financiamiento para el desarrollo del proyecto. Asimismo, se buscan empresas de ingeniería internacionales como responsables en cada caso. Cada estudio debe seguir un estándar que es aceptado internacionalmente para asegurar un reporte consistente sobre el depósito mineralizado. Existen dos estándares o códigos ampliamente usados en la industria minera, el CIM (Canadian Institute of Mining and Metallurgy) de Canadá, y el JORC (Joint Ore Reserve Committee) de Australia [2]. Estos códigos no deben de confundirse con un estudio de ingeniería puesto que se han implantado

Summary There is always the possibility that mines have a minor production when the real production is compared with the expectations and projections considered in the feasibility study, and the profitability is the only source to return to the investors the money that was invested in the feasibility study and the initial capital for construction. It is little reasonable to consider that investors decide to finance a project when there is a high risk. However, in spite of many examples of the past of mining projects with failures and big errors in the start, the industry has not learned any lessons from those projects. There are several recent examples of projects that have not reached the levels of production or results considered in the financial model developed during the feasibility study. People responsible to make decisions on investment in a mining project must perceive the potential problems and big risks when the wrong decisions have been made in the feasibility study and construction stage. The mistakes made during the engineering design feasibility study will be noted in the rump up. There are several reasons to have issues, but all of them will have an impact on the project economy.

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para evitar la generación de reportes e información errónea sobre el proyecto, y que pueda ser usada de manera equivocada para temas de financiamiento o valorización. Si uno de los estudios mencionados presenta debilidades o falta de información, debe de subsanarse en el siguiente estudio con el fin de analizar el efecto global en el proyecto. por ejemplo, si los resultados de las pruebas metalúrgicas de flotación no dieron recuperaciones altas, se deben tomar más muestras para tener una mejor idea del rendimiento metalúrgico del mineral. El tratar de avanzar sin conseguir recuperaciones aceptables, puede llevar a errores en cada etapa. Otra falla común es omitir la evaluación de las muestras con oxidación y enfocarse solo en las muestras de profundidad, de tal manera que las pruebas de flotación generen buenos resultados. Este es un error típico que muchas empresas cometen, y los problemas se plasman en los resultados poco afortunados en el arranque inicial, y en esta etapa ya hay dinero comprometido, y compromisos con las entidades financieras. Arranque inicial El arranque inicial (Ramp Up) de una operación busca efectuar el procesamiento inicial del mineral de manera progresiva hasta llegar a la capacidad de diseño y teniendo un producto final y una recuperación dentro de los valores estimados en el estudio de ingeniería. Dependiendo de la complejidad del diseño y la preparación y planeamiento efectuado para llegar hasta el momento del arranque inicial, el tiempo requerido para llegar hasta la capacidad

de diseño con las recuperaciones estimadas puede requerir de pocos días hasta dos o tres años [3]. No existen reglas fijas para esta etapa, pero el trabajo efectuado por Terry McNulty es la mejor herramienta para medir un arranque exitoso o fallido de una operación minera [4]. Este estudio se basó en la evaluación de 41 casos de proyectos mineros y químicos para determinar los factores asociados a su éxito y a su fracaso. La Figura 1 muestra el rendimiento de cada proyecto agrupado por categorías. El criterio empleado para la evaluación fue comparar la capacidad de tratamiento del diseño y la obtenida en el arranque, pudiéndose distinguir cuatro categorías [5]. Categoría 1. Considera los proyectos más exitosos que lograron de un 90% su capacidad de tratamiento dentro de seis meses y el 100% cerca del primer año de operación. Estos usaron tecnología probada, el equipo fue similar en tamaño y en su operación como la de otros proyectos que fueron evaluados, y se efectuaron pruebas piloto para identificar problemas operativos. Categoría 2. Agrupa los proyectos que solo lograron un 90% de su capacidad de diseño luego de un periodo de dos años. Las principales características de estos son el haber usado una tecnología nueva, se usaron equipos que fueron prototipos de diseño para una aplicación específica, las pruebas piloto fueron inconclusas o no se usaron muestras representativas, y el manejo de productos o flujos intermedios no fue bien diseñado.

Figura 1. Tipos de arranque inicial de una operación minera [4].

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Categoría 3. Se alcanzó el 80% de la capacidad de procesamiento luego de cerca de dos años. Las características de las fallas de la Categoría 2 también se hallan presentes, pero, además, el programa de pruebas piloto fue extremadamente limitado, excluyéndose algunas etapas, el material alimentado no fue estudiado apropiadamente, la calidad del producto final no fue cuidada adecuadamente, y la ingeniería, diseño y construcción fueron hechas de modo acelerado. Categoría 4. Presenta características de la Categoría 2 y la Categoría 3, además, se realizó un pilotaje solo para generar el producto final, pero sin evaluar los parámetros de diseño. Se seleccionó equipo muy barato para ahorrar costos, el diseño consideró un diagrama de flujo muy complejo con el uso de equipos de tipo prototipo, la química del proceso no fue entendida. Luego de 36 meses después del arranque inicial, algunos proyectos detuvieron su operación totalmente. Las curvas desarrolladas por McNulty pueden ser usadas para calificar el arranque inicial de la operación. Por ejemplo, MMG Limited [6] realizó este ejercicio para el proyecto Las Bambas y se encontró que el proyecto alcanzó en seis meses el 97% de su capacidad de diseño, una producción mayor de cobre y con costos menores a los proyectados. Ver Figura 2. Errores de las empresas mineras junior Las empresas junior cometen errores que muchas veces no son advertidos o son pasados por alto por ellos. En general, es difícil de encontrar proyectos de calidad.

Figura 2. Arranque inicial de Las Bambas [6].

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po para evaluar la data para conocer los posibles costos operativos y de capital de inversión del proyecto, los resultados de la evaluación económica, y si fue posible detectar las fallas cometidas en la estimación de recursos y reservas de minerales económicos [8]. La Figura 3 muestra el ciclo de un proyecto minero de una empresa junior.

Figura 3. Ciclo de un proyecto minero desde su compra, venta y puesta en marcha [7].

Las empresas deben de buscar los escasos proyectos potencialmente de buena calidad, y tratar de encontrar algún error potencial en una etapa inicial en lugar de buscar opciones en base a precios altos de los metales [7]. La posibilidad de hallar un proyecto de buena calidad merece un premio sumamente especial ya que son raros y escasos debido actualmente a la reducción de los presupuestos para exploración y estudios. Mientras que las empresas dueñas de proyectos no económicos o con una ganancia marginal son una especie de apuesta dentro de un mercado de precios de metales con variabilidad. Al inicio de un programa de exploración, no está muy claro donde aparece-

rá un error grave. Inevitablemente en las etapas iniciales se busca generar un valor atractivo a las acciones de la empresa para demostrar que se encuentra en el camino adecuado. Por ejemplo, uno de los errores que pueden encontrarse es la omisión de análisis por elementos múltiples (ICP) en las muestras, ya que la empresa decidió enfocarse solo en elementos específicos como oro y plata, con lo cual se omite información de elementos que pueden interferir en el proceso (tal como arsénico y antimonio). A medida que el proyecto se mueve hacia adelante la empresa empieza generar información técnica. Este es el punto donde las cosas pueden ir por el mal camino y aparecen errores iniciales. Es también un periodo donde el inversionista puede hacer una revisión de la información de un proyecto con posibles errores si hubo tiem-

Los riesgos de ejecución del proyecto pueden estar en el área geográfica donde se encuentra, ya que tiene influencia para obtener los permisos y autorizaciones para efectuar los estudios. Algunas minas se establecen en áreas remotas y de alta sensibilidad ambiental. Aunque muchos países tienen legislaciones para mitigar los impactos de la actividad minera, la regulación es cambiante, estas modificaciones pueden llevar a grandes retos para desarrollar el proyecto de una manera ambiental correcta [7, 9]. Si una compañía ha estado explorando en una zona lejana, el capital requerido y cualquier escalamiento de costos podría hacer notar la existencia de un proyecto no económicamente atractivo. Errores geotécnicos Cuando un error ocurre en la zona donde se ubica un componente de un proyecto (por ejemplo, tajo abierto, galerías, planta de proceso, circuito de chancado, etc.), los ingenieros geotécnicos, los geólogos, y los geofísicos le asignan su causa a un acontecimiento que inmediatamente antecede al error en el sitio, tal como como un movimiento sísmico, una lluvia persistente, una inundación, u otro acontecimiento natural. Considerar que el problema en la zona en la cual se ubica

Figura 4. Reubicación de una pila de modo inadecuado.

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el componente se debió al acontecimiento natural es un error. El problema y la falla ocurrieron porque las condiciones marginalmente estables fueron admitidas por haberse efectuado investigaciones de bajo nivel técnico, por un personal con poca experiencia, por un diseño impropio, y la revisión inadecuada de la empresa de ingeniería [10]. La causa fundamental del error es la persona y suele producirse por etapas. Antes de la investigación en conversaciones con el cliente. Durante la investigación, coleccionando datos inadecuados, incompletos, o incorrectos; alterándose los datos para hacerlos más favorable. Después de la investigación, cuando los datos son inadecuados y se dejan conclusiones equivocadas en el informe final. Cuando los revisores aceptan un informe de bajo nivel. Después que el trabajo de construcción comienza [10]. A los puntos anteriores puede adicionarse el hecho de colocar componentes en lugares inadecuados para buscar reducir el costo de construcción. Las fallas ocurridas al hacer un túnel y labores subterráneas no son muy difundidas. Esto es debido a la falta de acceso de personas ajenas a la operación, y por un deseo por los dueños del proyecto de minimizar las fallas. Inversamente, los errores a nivel de la superficie, como en minas a tajo abierto, usualmente son más conocidos, por ejemplo, las fallas en el tajo de la mina Grasberg y, en la Mina Bingham Canyon [11]. Cuando no se hacen los estudios e interpretaciones adecuadas aparecen fallas.

por la empresa de ingeniería está orientada a disminuir el largo de la faja transportadora que descarga mineral en la pila y consecuentemente reducir la estructura de soporte, y los costos asociados (ver Figura 4). Sin embargo, la falta de un análisis adecuado de los estudios geotécnicos llevara a graves errores durante la construcción y operación. Cuando la cimentación de un depósito de desmonte o una pila de mineral chancado se encuentra sobre un suelo no apropiado existe la posibilidad de una falla en la cimentación. Cuando el suelo es más débil que el material apilado o cuando la presión existente sobre los poros es muy alta en el cimiento, es posible que ocurran fallas por rotación. Cuando se produce la licuefacción del suelo, puede originarse un movimiento en masa o una falla progresi-

va [13]. Este tipo de cambios o ideas no son fructíferos. Mineralogía No es nuevo mencionar el impacto que tienen la mineralogía en el éxito de un proceso metalúrgico, pero esta afirmación se hace más fuerte en los proyectos de corto tiempo de vida, ya que los errores u omisiones efectuadas en los estudios tendrán un impacto en la operación y producción de la planta de procesamiento sino se tiene información del grado de liberación y las asociaciones mineralógicas, así como también la dureza del mineral. La mineralogía de un proceso puede ser definida como el estudio práctico de minerales asociados con el procesamiento de minerales, concentrados y los produc-

Figura 5. Fallas producidas en pilas de mineral y depósitos de desmonte [13].

El diseño de ingeniería adecuado consiste en un proceso que es una secuencia de acontecimientos lógicos, y provee un plan de trabajo para la planificación de un programa del determinado. Un proceso de diseño puede servir como una lista de comprobación de actividades que deben ser ejecutadas para asegurar que se tiene un modelo satisfactorio. Los resultados, la metodología o proceso definido pueden ser considerados como una forma de control de calidad [12]. Por ejemplo, para reducir costos de construcción puede sugerirse el mover una pila de mineral chancado de una zona alta hasta una más baja y cercana a una corriente de agua y donde el suelo no es muy competente. La idea sugerida

Figura 6. Flujo de caja después del comisionamiento con un buen estudio mineralógico [14].

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tos de una fundición para el desarrollo y la optimización de diagramas de flujo, incluyendo las consideraciones para el manejo de material sin valor como los relaves. Incluso tiene un impacto en el flujo de caja de un proyecto [14]. Un buen ejemplo de un adecuado estudio mineralógico para tener información conducente a elaborar un correcto diagrama de flujo es el proyecto Montcalm, cuya planta fue diseñada para procesar un mineral cobre-níquel. El mineral se procesó inicialmente en la planta de Kidd Creek (Ontario, Canadá) entre el 2004 y 2009. El ensamblaje mineralógico es completamente variable, en especial en los ratios de los principales sulfuros (pirrotita, pirita, pentlandita y chalcopirita). La ganga está compuesta de plagioclasas y anfíboles, con un grado variable de sericitización cloritización [15]. Luego de estudiar secciones delgadas y liberación por fracciones de tamaño de los diferentes tipos de mineral se concluyó que podía molerse el mineral a un tamaño grueso y no tan fino como 39 micras, valor el cual fue estimado en los estudios iniciales. Posteriormente, se preparó una muestra composito para su evaluación por flotación, incluyendo pruebas de ciclo cerrado para evaluar el diagrama de flujo, obteniéndose un concentrado bulk con una recuperación de níquel de 82.9% y un concentrado con 9.0% de níquel. Luego del arranque de planta se tuvieron buenos resultados que excedían los de las pruebas de laboratorio (recuperación, 84%, y un concentrado de 9.93% de níquel), e incluso se encontraba sobre la curva Tipo 1 de la serie McNulty. Ver Figura 7 para mayor detalle.

El uso de un nuevo proceso o tecnología En el arranque de una planta con un nuevo proceso o el uso de una tecnología innovadora puede dar lugar a una interrupción del proceso productivo y/o de un periodo de inactividad por fallas. Los problemas que pueden surgir no solo dan como resultado pérdida de producción, sino que también puede verse afectado el producto final que desea comercializarse. Los cálculos del costo asociados a estos problemas pueden ser muy altos. Los arranques lentos o problemáticos pueden atribuirse al mismo proceso, a la falta de entrenamiento, la escasa habilidad del personal de operación, y a un soporte técnico inexperto. Un arranque muy fácil no es de interés no solo para las empresas mineras, sino que también para los proveedores del equipo, los contratistas, los asesores, y los proveedores de materias primas y reactivos. La introducción exitosa de una nueva tecnología y un buen arranque de la planta es de una gran importancia [16]. Por las razones mencionadas no debería pasarse por alto la instalación de los menores detalles considerados dentro del diseño. Si un equipo nuevo se integró en plantas de diferente capacidad de tratamiento, hay siempre un potencial de interrupciones y fallas en la producción. Consecuentemente, cuando las cosas no ocurren según lo planificado, lo cual sucede a menudo durante el arranque, los problemas van a influenciar en el ambiente interno y el externo alrededor de la operación. Lamentablemente, por lo general no

Figura 7. Arranque del proyecto Montcalm respecto de las curvas de McNulty [15].

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se efectúa una buena preparación para el arranque de la planta, o los sobre los problemas potenciales del proceso, buscando solo si las consideraciones del diseño de ingeniería se han respetado. Es decir, no se mira cómo solucionar los problemas que pueden ocurrir. En el área de procesamiento de minerales hay que tener cuidado con el equipo y proceso que desea usarse. Muchas veces se observa solo un costo atractivo, pero no los problemas o éxitos que tuvieron operaciones en donde se usaron procesos nuevos. A esto se suma la inexperiencia de las personas de la empresa de ingeniería seleccionada por la minera. Un buen ejemplo de un uso adecuado de una nueva tecnología para el procesamiento de minerales refractarios de oro es el proceso Albion, el cual se ha usado para el retratamiento de relaves refractarios en la planta Las Lagunas en República Dominicana [17], y también ha sido evaluado en la operación de GMP (Geo Pro Mining), que se encuentra en Armenia. En este caso, el proceso consiste en producir un concentrado refractario de oro que contienen sulfuros, y que debe oxidarse para poder procesarse posteriormente en una planta de CIL (Carbon-in-Leach). El comisionamiento duró 14 meses, y los resultados del arranque de la operación indicaron que fue posible una recuperación de oro del 95% luego de haber oxidado el 50% del azufre [18]. La Figura 8, compara los resultados de planta piloto y la planta industrial. La disposición de relaves filtrados es un tema importante a mencionar porque

Figura 8. Oxidación de sulfuros en planta piloto y operación industrial [18].

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es una opción que últimamente se ha manejado en varios diseños de operaciones. Es bien conocido que permite minimizar el espacio requerido para el almacenamiento de relaves, así como también se altera menos el medio ambiente al requerir un área reducida de disposición, evita cursos de agua, e implica menores costos de remediación [19]. Igualmente se puede reciclar mayor agua para la operación que con una presa de relaves y no se requiere diques de gran altura. Esta alternativa requiere de una planta de filtración, la cual debe diseñarse adecuadamente, de lo contrario, no se tendrá un producto con los requerimientos óptimos para su transporte y disposición final. A pesar las bondades, esta alternativa presenta restricciones en zonas frías donde el congelamiento es un problema importante. Las dificultades se relacionan con el comportamiento de los relaves al congelarse antes de ser esparcidos y com-

pactados, ya que habrá zonas de baja densidad de relaves. En este caso se recomienda estudiar el tiempo entre la descarga, esparcido y compactación. Otra consideración importante mencionada es la construcción de canales apropiados para el manejo de agua. Otro potencial problema es la probable erosión del material apilado y compactado. La cimentación del depósito también es otra fuente de problemas ya que puede producirse un asentamiento diferencial que puede generar zonas saturadas sobre los relaves, también es posible el movimiento del material apilado y compactado debido al exceso de presión, y a la presencia de material congelado por largo tiempo. La remoción inapropiada de nieve antes de disponer de los relaves filtrados también es otra fuente de error [19]. Un buen ejemplo de diseño de relaves filtrados en una zona de clima frio es el de la mina Reglan que procesa un mineral de cobre y níquel en una planta con capaci-

dad de 4,000 t/d. La mina se encuentra en la región de Nunavik al norte de Quebec. Se ubica en una zona de una temperatura media de -10.4 oC, y con precipitaciones promedio de 520 mm, siendo el 50% nieve. El relave filtrado tiene una humedad geotécnica entre 12 y 15%. Se eligió la opción de relaves filtrados por aspectos económicos y de manejo de agua. El material para construir un depósito de relaves convencional era escaso, y el manejo de agua es muy complicado [20]. Una parte importante del diseño del edificio de filtración es considerar espacio suficiente para colocar filtros adicionales para cubrir contingencias, y así estar preparados para una posible expansión de la capacidad de la planta de procesamiento. Igualmente, es altamente recomendable tener un lugar para una descarga de emergencia por algún problema en el edificio de filtración de relaves. Un diseño muy ajustado creara problemas operativos.

Foto 1. Nieve sobre un depósito [19].

Foto 2. Depósito de relaves filtrados de la mina Reglan [20].

Foto 3. Pila de lixiviación de la mina de oro Pan [28].

Foto 4. Planta concentradora de la mina Afton [31].

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Puntos claves a considerar Los problemas metalúrgicos resultan de objetivos diferentes, errores comunes y de una o ninguna interpretación incorrecta de resultados. La experiencia ha demostrado esto a menos que los errores sean identificados y entendidos, de lo contrario, existirá la gran probabilidad de ser repetidos. Los puntos clave a considerar además de los mencionados en los párrafos anteriores son los siguientes [21]: n Error al obtener muestras representativas del depósito. n Mal entendimiento de la mineralogía y su variabilidad. n Insuficiente número de pruebas de laboratorio o pruebas piloto. n Error al caracterizar el mineral e interpretar los resultados. n El programa de pruebas no cubrió los límites máximos y mínimos de las variables. n Pasar por alto los estudios de ingeniería. n Fallas al evaluar los escenarios críticos. n Mala concepción para entender la operatividad y mantenimiento. n Fallas para diseñar el circuito de conminución (chancado y molienda). n Circuito de flotación no optimizado. n Proceso de lixiviación mal diseñado. n Errores en el sistema de bombeo, y transporte de materiales. n Personal clave no continua en el proyecto. n Materiales de construcción de mala calidad. n Entrenamiento inadecuado antes del comisionamiento y arranque inicial. n Errores al inspeccionar los equipos instalados. n Pensar que los problemas se podrán resolver cuando la producción empiece. n El uso de nuevas tecnologías sin haber sido probadas con un buen pilotaje. Sobrecostos del proyecto Los proyectos mineros pueden ser designados como infructuosos por varias razones, siendo una de ellas el sobrecosto asociado al capital de inversión inicial estimado (Capex). Por esta razón, un proyecto puede ser clasificado en categorías de sobrecosto cuando ha experimentado un Capex de más que 15% del presupuesto inicial. Otras causas que podrían incidir en el sobrecosto del proyecto son problemas en el arranque inicial, temas ambientales, tonelaje de procesamiento menor al estimado, bajo desempeño de producción, y otros mencionados en los párrafos anteriores [22].

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Cuando el arranque inicial del proyecto se extiende más de lo proyectado habrá necesidad de invertir más dinero para resolver los problemas, los costos operativos también se verán afectados, sobre todo, cuando el personal contratado ha llegado al límite estimado, igualmente se producen atrasos en el nivel de ingresos proyectados en el estudio de factibilidad, lo cual lleva a una falta de liquidez, deudas crecientes con proveedores y contratistas, y una atmosfera de frustración y desesperación de los accionistas y de los inversionistas [23]. Se suele recomendar la creación de una cuenta de sobrecosto, la cual no es parte del paquete de financiamiento del proyecto, pero es típicamente un requisito para obtener financiación de proyectos en base al Capex estimado. Por ejemplo, se tiene un proyecto minero que requiere una inversión inicial de US$ 100 millones, y ha podido conseguir por venta de acciones US$ 50 millones y US$ 50 millones de financiamiento. Si el costo del proyecto excede los US$ 100 Millones, el proyecto necesita tener una fuente de financiación para terminar su construcción. Para tener los fondos adicionales la cuenta de sobrecostos es un punto importante que puede considerar el nuevo financista. No deben confundirse los sobrecostos con la contingencia de proyecto [24]. Sin una cuenta de sobrecostos, y si el costo del proyecto excede la cantidad de inversión estimada, se desencadena probablemente una nueva deuda. Ciertas compañías mineras han perdido su participación mayoritaria como resultado de los costos superiores a los estimados e incluso superando a los de la cuenta de sobrecostos, con lo cual existe el peligro de no pagar la deuda. Los sobrecostos han promediado entre 20% y 60% en los pasados 50 años. Para analizar el impacto en la economía del proyecto, consideremos un operación de oro diseñada para extraer los metales preciosos por lixiviación en pilas durante 10 años, y teniendo un oro pagable de 1.08 millones de onzas, y una producción anual inicial en los primeros cinco años de 110,000 onzas. El costo de construcción calculado es de US$ 200 millones [23]. Por problemas en el diseño se ha tenido un sobrecosto de 25%, es decir US$ 50 millones adicionales, lo cual trae como resultado un impacto negativo en el Valor Actual Neto el cual se reduce

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de US$ 104 millones hasta US$ 68 millones, y la Tasa Interna de Retorno sufre una reducción de 18% a 14%. En algunos casos los costos adicionales han sido impactantes. Un buen ejemplo es el proyecto de níquel de Ravensthorpe, cuyo Capex se duplicó en un lapso de cuatro años, desde la aprobación el 2004 hasta el comisionamiento el 2008. Ha sido uno de los proyectos cuya inversión llegó a los dos billones de dólares [25]. Algunos estudios han evaluado la variación de costo inicial del estudio de factibilidad con respecto al Capex final luego del comisionamiento. Los resultados indican una gran variabilidad, existiendo por lo general un incremento tan alto como el 100%, en muy pocos casos se ha reducido en un 10% [26]. La Figura 9 muestra los resultados. Igualmente es importante revisar el tipo de contrato que se hace con una empresa de ingeniería principalmente cuando no ha estado involucrada en las etapas iniciales del proyecto, ya que ignora qué tipo de decisiones fueron tomadas durante los estudios de ingeniería, y las nuevas soluciones podrían ser solo promesas de interés comercial con el fin de asegurar un contrato para la etapa final. Ejemplos adicionales Es conocido que en el Perú han existido proyectos mineros cuyos errores se han reflejado en la etapa del arranque inicial. Estos son bien conocidos por los ingenieros peruanos. En las siguientes líneas se hace referencia solo a algunos proyectos fuera de Perú con un arranque inicial problemático y en otros casos exitoso. Proyecto de oro Phoenix La empresa minera propietaria del proyecto es Rubicon Minerals, y se ubica en Ontario, Canadá. El proyecto está muy cerca de Red Lake, zona conocida por la actividad minera aurífera. Se descubrió un depósito de alta ley de oro, pero la empresa minera omitió el desarrollo de los estudios de pre-factibilidad y de factibilidad, es decir, luego de emitirse el estudio económico preliminar se decidió ingresar a la etapa de construcción. La empresa consiguió financiar alrededor de US$ 700 millones. Luego de terminar la construcción y obtener su primera barra de dore vinieron los problemas y la mina tuvo que parar la operación. Se ha sugerido que los problemas vinieron por no haber habido un buen estudio de la geología y mineralización del depósito, ya que el yacimien-

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to tiene venas angostas, y las estructuras donde se encuentra el oro son variables, existiendo zonas de muy alta y muy baja ley. Durante la perforación diamantina también se evidenciaron errores, ya que la distancia entre los puntos de perforación fue de 50 metros, y la mayoría de los depósitos similares de oro en Canadá tienen una distancia de 10 a 15 metros. Otro punto evaluado fue el costo de operación, el cual se consideró en 150 dólares por tonelada, cuando los costos de GoldCorp en la misma zona son de 268 dólares por tonelada [27]. Proyecto de oro Pan Se encuentra en Nevada, Estados Unidos. Midway Gold adquirió el proyecto el 2007 que fue explorado por otra empresa. El 2011 se efectuó el estudio de factibilidad indicándose unas reservas probadas y probables de 864,000 onzas de oro con una ley de corte de 0.21 a 0.22 gramos por tonelada. Se indicó que la mineralización estaba cerca de la superficie y una mina a tajo abierto y lixiviación en pilas era necesaria para operar. Igualmente se consideró en el estudio el chancado del mineral antes de ser llevado a la pila. Se decidió moverse rápidamente para tener los permisos y completar el estudio ambiental el 2013, y poder tener la primera barra de dore a medidos del 2014. El estudio económico indicó un valor actual neto de US$ 123 millones y una tasa interna de retorno de 32% después de impuesto en base a un precio del oro de US$ 1,200 por onza [28]. A fin de acelerar el proyecto y reducir costos se omitió la operación de chancado y se decidió llevar el mineral a la pila luego de efectuar la voladura. Después de iniciar las actividades las pilas soportaron lluvias torrenciales que causaron daños al sistema de lixiviación, generando costos adicionales para solucionar el problema. También se observó que el mineral contenía mucha cantidad de arcillas, y se tendrían problemas de percolación con la solución de cianuro. Se debió enfrentar el hecho de haber construido pilas muy altas, con lo cual se retardaba el tiempo de extracción. También existieron problemas con la ley de oro, solo había leyes de 0.3 gramos por tonelada de oro, valor menor a los 0.44 gramos por toneladas considerados. La operación se detuvo, y se decidió efectuar un nuevo estudio de recursos, el cual indicó una reducción del orden del 15%. El costo estimado para ins-

Figura 9. Variación del Capex inicial de un proyecto minero [26].

talar un circuito de chancado y aglomeración se estimó en 25 millones de dólares, una suma difícil de manejar y que llevó a sobrecostos en el proyecto. Otro problema que existió fue la caída del valor de la acción. Luego de los problemas GRP Minerals adquirió la propiedad con el fin de reactivar el proyecto. Nueva mina Afton La nueva mina Afton es una continuación de la antigua operación a tajo abierto, la cual produjo desde 1977 hasta 1997. Ahora es una mina subterránea propiedad de la empresa New Gold. Para reiniciar operaciones fue necesario drenar y descargar el agua del antiguo tajo. En la actualidad, tiene una vida estimada de 12 años, y las operaciones preliminares fueron iniciadas a mediados del 2012. El diseño considera una planta concentradora de flotación de cobre con una capacidad de tratamiento de 11,000 toneladas por día para un mineral de alta dureza. El chancado es subterráneo, inicialmente se utilizó una chancadora de quijadas, y luego se instaló una chancadora giratoria, con lo cual se pudo generar el tonelaje adecuado para la planta concentradora [29]. El objetivo de la nueva operación es producir concentrados de cobre con contenidos de oro y plata. El minado comprende la voladura, y la mezcla de minerales primarios, de transición y supergénicos.

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El material es chancado hasta un P80 de 150 mm, luego es apilado, y de esta pila se alimenta al circuito de molienda SAG. La descarga del molino SAG se dirige hacia una zaranda con una abertura de 12 mm, el material rechazado o de sobretamaño se envía a un circuito de chancado (pebble crushing circuit) equipado con una chancadora cónica, y el material regresa al molino SAG. El material pasante por la zaranda se junta con la descarga del mo-

Figura 10. Ubicación del proyecto de oro Phoenix [27].

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lino de bolas y es bombeado a un nido de ciclones de 26 pulgadas. La descarga gruesa del nido de ciclones alimenta al molino de bolas o también se puede enviar parte de esta a un circuito de flotación flash y/o a un concentrador centrífugo Knelson. El rebose del nido de ciclones es enviado al circuito de flotación principal [29, 30]. El diseño mejorado considera chancado subterráneo con una chancadora giratoria, y transporte del mineral hacia la pila de material grueso por medio de una faja transportadora. El molino SAG es de 8.3 m x 3.96 m y está equipado con un motor de 5250 kW. Mientras que el molino de bolas es de 5.5 m x 9.75 m y es movido por un motor de 5250 kW. El producto final del circuito de molienda es 80% menor a 160 micras. Para seleccionar el molino SAG se consideró un índice de trabajo de 19.2 kW-h/t, y para el molino de bolas un índice de trabajo de 21.8 kW-h/t. El tamaño de transferencia (T80) elegido fue 1 mm [30]. Durante el 2013 la ley de cobre enviada a la planta estuvo entre 0.79% y 0.98%, mientras que la ley de oro se mantuvo entre 0.67 g/t y 0.82 g/t. La recuperación de cobre en los primeros meses fue de 81%, y luego se mantuvo en 88%; mientras que la de oro se mantuvo en el rango de 83% a 87%. La planta concentradora procesó durante este tiempo cerca de 12,000 toneladas por día [31]. La operación con mineral empezó en junio de 2012. Durante el arranque inicial personal del equipo de construcción y comisionamiento, así como metalurgistas

estuvieron presentes. A mediados de julio se alcanzó un tratamiento de 6,600 toneladas por día (60% de la capacidad de diseño). En agosto de ese año, se logró la capacidad de diseño de 11,000 toneladas diarias. Se realizó un arranque inicial exitoso. En base a los buenos resultados se planteó efectuar un incremento en la capacidad de tratamiento, así el 2013 se pudo procesar más de 12,000 toneladas diarias, y el 2014 se estuvo en el orden de 14,000 toneladas diarias [32]. Copper Mountain Esta unidad minera se encuentra ubicada a 15 kilómetros al suroeste de Princeton, British Columbia, Canadá. Copper Mountaing Mining Corporation adquiere la propiedad el 2006, y efectúa estudios de exploración, ingeniería y construcción entre los años 2007 y 2009. El objetivo fue evaluar e incrementar los recursos conocidos para poder identificar un nuevo tajo más grande el cual se denominó Súper Pit. El estudio de factibilidad se realizó el 2009, y consideró el desarrollo de una mina a tajo abierto y una planta concentradora de cobre para procesar 35,000 toneladas por día. La nueva explotación inició el comisionamiento a mediados de 2011 [33]. La operación fue bastante variable los primeros meses con un tonelaje de 40,000 a 25,000 toneladas diarias. Los resultados indicaban que el circuito de molienda no podía procesar la capacidad de diseño de 1,585 toneladas diarias (ver Figura 11). El molino SAG aparentemente era la restricción para llegar al tonelaje adecuado. Durante el 2012 no se tuvo mejoras significativas, decidiéndose tomar

Figura 11. Tonelaje procesado del 27 de mayo al 31 de octubre de 2011 en Copper Mountain [34].

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muestras de mineral para efectuar pruebas de dureza para el diseño de molienda SAG, ya que no se efectuaron estas anteriormente, tan solo ensayos de Bond para conocer el índice de trabajo. Los resultados de las pruebas JK Drop Weight Test (JKDWT) indicaron que el mineral es muy duro. Se pudo entender que el depósito alojaba un mineral duro al comparar con resultados de las pruebas de índice de trabajo. Para esta operación los valores de A*b son menores a 24. El parámetro A*b dentro de la base de datos de JKTech se encontraba dentro del 5% superior de las muestras clasificadas en base a su dureza [34]. En el diseño inicial se consideró solo una chancadora giratoria de 60” x 89”, y en 2013 se decidió instalar una etapa de pre-chancado antes de enviar el mineral al circuito de molienda SAG. El circuito de molienda consiste de un molino SAG de 10.4 m x 6.1 m equipado con dos motores de 6.34 MW (Megawatts), con lo cual se tiene un total de 12.7 MW. El circuito también consta de dos molinos de bolas de 7.3 m x 12.0 m, la descarga es por rebose y cada molino de bolas está equipado con dos motores de 6.34 MW, con lo cual se tiene un total de 12.68 MW por molino de bolas. La descarga del molino SAG se dirige hacia una zaranda, y el rechazo de esta es procesado en una chancadora cónica antes de retornar al molino SAG. El pasante se bombea al nido de ciclones, el rebose alimenta al circuito de flotación, y la descarga se envía al molino de bolas. El producto final del circuito de molienda es 80% menor a 150 micras [33,34]. La capacidad de producción de 35,000 toneladas diarias fue alcanzada de manera progresiva gracias a la instalación del circuito de pre-chancado, continuando de esta manera con la operación en un nivel muy satisfactorio. Desde el 2014 trabajando la planta a plena capacidad se procesó ese año un mineral de 0.39% de cobre, y se obtuvo una recuperación cercana al 85% [35]. Conclusiones Si bien es cierto que no hay diseño de ingeniería perfecto, los problemas pueden evitarse si se siguen las etapas de estudio necesarias. Esto empieza desde la toma de muestras hasta la ejecución e interpretación de los resultados de las pruebas metalúrgicas. De lo contrario se enfrenta-

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