DESAFIOS OPERACIONALES EN
PROCESOS DE FLOTACIÓN
ING. WILBER ARMAS PALACIOS SUPERINTENDENTE DE PLANTA CONSORCIO MINERO HORIZONTE S.A.
COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERÚ
CDLL-TRUJILLO DIC-2016
E
n algunos casos, los diseños de ingeniería y las configuraciones de los
procesos originales pueden disminuir el rendimiento de los procesos
actuales; esto como consecuencia de los cambios en el cuerpo del
mineral y cambios a la estrategias operativa del proceso.
IDENTIFICAR CUELLOS DE BOTELLAS EN PROCESOS DE FLOTACIÓN
INTRODUCCIÓN
Con la aparición de la concentración y flotación a comienzos del Siglo XX
se dio origen a lo que hoy conocemos como gran minería. Esto, debido a
que se introdujo tecnología capaz de extraer más mineral valioso para el
mercado y con ello aprovechar de mejor manera el proceso extractivo
en general. Hoy, y debido a la caída de las leyes del mineral, esta etapa
químico-física se ha hecho cada vez más importante y estratégica.
Si la respuesta es NO en algunos de estos casos….
ENTONCES EXISTE LA OPORTUNIDAD DE LOGRAR UNA MEJORA DE LA EFICIENCIA.
PREGUNTAS QUE DEBEMOS HACERNOS
Esta la planta de flotación
trabajando a su nivel de diseño?
Sabe si su planta puede obtener un mejor
Si la respuesta es NO en algunos de estos casos….
ENTONCES EXISTE LA OPORTUNIDAD DE LOGRAR UNA MEJORA DE LA EFICIENCIA.
PREGUNTAS QUE DEBEMOS HACERNOS
Sabe que parámetros se deben medir para realizar
mejoras?
Existen antecedentes de muestreos realizados en su planta ?
Proporcionar los conceptos y fundamentos teóricos y prácticos
necesario para conocer y comprender plantas de procesamiento
de minerales como parte importante en la toma de decisiones
estratégicas en las empresas mineras.
OBJETIVO
Los principales desafíos en esta etapa del proceso extractivo son
disminuir los costos energéticos, aumentar la vida útil de los equipos
y componentes, incrementar la eficiencia y tener un control
integrado.
Mineral: compuesto químico inorgánico, con una estequiometria constante y con una estructura cristalina, con uno o más compuesto útiles o de desecho.
Ley, Grado o Tenor: Contenido relativo de un elemento químico en una mena mineral o en un mineral puro.
Concentrado: Producto de un proceso de concentración de ley más alta con respecto de la alimentación en él o los elementos de interés.
Que es concentrar? Es un proceso físico que consiste en aumentar la ley de la
alimentación de la mena mineral y obtener un producto concentrado en el mineral valioso con el máximo de recuperación.
Ganga: Producto de un proceso de concentración con ley mas baja respecto de la alimentación.
Relaves o Colas: Material desechado de una planta de tratamiento de minerales después que los minerales valiosos recuperables han sido extraídos.
MUCHAS DE ESTAS CARACTERÍSTICAS PERMITEN PODER SEPARARLOS Y
CONCENTRARLOS Y OBTENER CONCENTRADOS DE ALTA LEY.
Principales características y
propiedades de los minerales
DUREZA
PESO ESPECIFICO COLOR
SOLUBILIDAD INSOLUBILIDAD
Flotación
Gravedad
Magnéticos
Electrostáticos
Radiométricos / Fotométricos
Métodos de Separación o Concentración.
Las técnicas de separación toman ventajas en las
diferencias de las características entre minerales.
La distribución del tamaño de partícula,
forma, y densidad tiene gran influencia
en los resultados de separación o
El procesamiento de minerales metálicos por
concentración permite disminuir de manera
importante la cantidad de material (ganga) que
pasa a la etapa de extracción de elementos de
interés, permitiendo un aumento de la eficiencia
operacional y una disminución de los costos
asociados .
Se obtiene el primer producto comercializable
en la línea productiva.
En relación con su afinidad con el agua los minerales pueden presentar
propiedades hidrofóbicas (sin afinidad) y propiedades hidrofílicas (con
afinidad), que determinan su flotabilidad natural, y que esta directamente
relacionado a su polaridad.
Flotación
Es un proceso heterogéneo, involucra mas de una fase: sólido
(mineral) , liquido (agua) y gaseosa (aire-burbujas) y para entender el
proceso es necesario estudiar las propiedades físico químicas de las
superficies de los minerales y la relación entre sus fases e interfaces.
Minerales Apolares
(son hidrofóbicos) no reaccionan con los dipolos del agua. Ej.
Azufre, sulfuros, grafito etc. Minerales de estructura simétrica y no intercambian
electrones dentro de la molécula, no se disocian en iones.
Los desafíos comunes que enfrentan los metalurgistas en
una planta de flotación se relacionan con:
- Tipo de mineral
- Calidad de concentrado,
- Nivel de tratamiento/capacidad de tratamiento,
- Características de la pulpa.
- Tipo de tecnología.
- Mantenimiento de los equipos.
En materia de concentración y flotación los desafíos están relacionados
con cómo extendemos la vida útil de los elementos de desgaste
presentes en el proceso, ya que pasa a ser un ítem relevante dentro de
los costos el continuo recambio de componentes.
Uno de los desafíos mas relevantes es la complejidad metalúrgica de
los cuerpos mineralizados, esto porque si la metalurgia es compleja, la
línea de proceso también lo será, incluyendo una gran cantidad de
sistemas y reciclaje de productos intermedios, para lograr el objetivos
de liberación y extracción.
Otro desafío es la integración de los sistemas de control avanzado de los
diversos procesos productivos de la concentradora: “se busca incorporar
una instancia de control supervisor que integre todos los procesos de la
planta y que sea capaz de tomar decisiones en cada etapa, pero
2.- Nivel de recuperación
PARÁMETROS QUE SE PUEDEN AFECTAR:
3.- Calidad del concentrado
1.- Tiempo de residencia.
Control de parámetros del proceso
- Tonelaje de alimentación –
el aumento en la entrada resultará en
una baja recuperación y alta ley en el concentrado final (menor tiempo
de residencia).
- Grado de adición de aire-
La tasa de aireación es una variable de
control efectiva, dado que la flotación responde más rápido a los
cambios en la aireación, que otras variables, tales como la profundidad
de la espuma. El aumento de aire, aumentará la recuperación y baja la
ley del concentrado final (mayor arrastre).
- Profundidad de la espuma-
al bajarla aumentará la recuperación y
baja la ley del concentrado final (arrastre).
DIAGRAMA DE FLUJO
PARA UN MINERAL DE
COBRE MOLIBDENO
DIAGRAMA DE FLUJO
PARA LA SEPARACIÓN
DE COBRE NÍQUEL
DESAFÍOS OPERACIONAL: DESEMPEÑO
METALURGICO DE LA PLANTA DE FLOTACIÓN
Velocidad crítica, y velocidad de operación
MOLIENDA : MOVIMIENTO DE LA CARGA
INTERNA EN UN MOLINO DE BOLAS
Grado de Liberación, es uno de los
parámetros más importantes para controlar en la molienda y lograr el producto que se
Reactivos
La flotación es un proceso fisicoquímico que consta de tres fases sólido-líquido-gaseoso que tiene por objetivo la separación de especies minerales mediante la adhesión selectiva de partículas minerales a burbujas de aire. Los principios básicos en que se fundamenta el proceso de la flotación son los siguientes:
La hidrofobicidad del mineral que permite la adherencia de las partículas sólidas a las burbujas de aire.
La formación de una espuma estable sobre la superficie del agua que permite mantener las partículas sobre
la superficie.
Para establecer estos principios se requiere la adición de reactivos químicos al sistema. Estos reactivos de flotación son los colectores, depresores, activadores y modificadores, cuyas acciones principales son inducir e inhibir hidrofobicidad de las partículas y darle estabilidad a la espuma formada.
Las partículas minerales hidrofóbicas tienen la capacidad de adherirse a la burbuja, en tanto que las hidrofílicas, como la ganga, no se adhieren. La superficie hidrofóbica presenta afinidad por la fase gaseosa y repele la fase líquida, mientras que la superficie hidrofílica tiene afinidad por la fase líquida.
Flotación verdadera
-
Las partículas hidrofóbicas de adhieren a las
burbujas y suben a la fase espuma /
concentrado , es selectiva.
FLOTACIÓN
Flotación por arrastre
- Las partículas no adheridas a la espuma son
arrastradas a la fase espuma o concentrado. No es
selectiva y reduce la ley del concentrado.
Equipos
EL USO DE CELDAS DE FLOTACIÓN FLASH REPRESENTA UN CLARO EJEMPLO DE UNA TECNOLOGÍA APLICADA PARA RECUPERAR MATERIAL VALIOSO EN FRACCIONES
GRUESAS PRESENTES EN EL CIRCUITO DE MOLIENDA PARA ASÍ MINIMIZAR POTENCIALES SOBRE MOLIENDAS Y
Equipos, tendencia al gigantismo
HASTA LOS AÑOS 80, LAS CELDAS MÁS GRANDES LLEGABAN A LOS 50 M3, DE
AHÍ A LA FECHA TENEMOS CELDAS DE 300 HASTA LOS
600 M3
LOS SISTEMAS AVANZADOS DE CONTROL DE PROCESOS, REDUCEN LAS OSCILACIONES
DEL PROCESO Y LO GUÍAN HACIA LOS PUNTOS ÓPTIMOS
EN QUE SE OBTIENE UNA OPERACIÓN MÁS ESTABLE
PARA LOGRAR MAYOR PRODUCCIÓN Y CALIDAD.
El muestreo de las colas (relaves) para realizar pruebas de flotación en laboratorio en caliente, es la
forma mas rápida de determinar si hay un problema asociado a la máquina.
CUAL ES LA FORMA QUE TENEMOS PARA ATACAR UN
DESAFÍO OPERACIONAL, CUANDO EL DESEMPEÑO
METALURGICO DE LA PLANTA DE FLOTACIÓN ES
MENOR AL ESPERADO
Flotación
Las variables operacionales pueden ser modificadas dentro de
ciertos rangos, ya sea manual o automáticamente.
- Variables manipulas: sobre
las que se actúa para
modificar el proceso.
- Variables controladas: o
de salida que se miden
para conocer el estado del
proceso o sus productos.
El sistema monitorea varias señales, que se monitorea en el sistema de
control de la Planta y manipula una serie de actuadores clave para lograr la máxima recuperación y grado del concentrado.
La aplicación de control avanzado de procesos
para
circuitos de flotación esta diseñada para gestionar el
flujo de material a través del circuito de flotación y los
niveles de pulpa y espuma.
FL Smith: Instrumentación avanzada para circuitos de flotación.
El sistema de visión de la espuma es una solución avanzada de
procesamiento de imágenes,
diseñada específicamente para el análisis de las características de la espuma en celdas de flotación.
NO SE PUEDE CAMBIAR LO QUE NO SE PUEDE MEDIR
-¿ Como será la calidad del concentrado, obtendremos la misma recuperación, se mantendrán los costos etc. Etc.?
OTRAS PREGUNTAS QUE DEBEMOS HACERNOS
- ¿ Cual será el tipo de mineral a procesar en los próximos años? - ¿ Que tipo de espumas producirá?
Conclusiones Principales
- Reducir los gastos de inversión mediante diseños más simples, abarcando menores áreas de construcción y disminuir también los costos de operación a través de una mayor eficiencia energética y menor gasto de mantenimiento.
- Los principales desafíos se focalizan en obtener unidades productivas más económicas y seguras hacia las personas y el medio ambiente”, Y en lo que a flotación se refiere, la prioridad es lograr la mayor recuperación y calidad de los productos finales lo que
implica focalizar la eficiencia en esos aspectos.
- En esa línea, recomienda sistemas capaces de procesar grandes volúmenes de material y que puedan ser controlados eficientemente.
- En la parte de limpieza es fundamental lograr mejores leyes de concentrado. Sin
embargo, si junto a lo anterior se logran muy buenas recuperaciones en esta etapa, es posible optimizar el proceso completo.
Conclusiones Principales
- El costo / beneficio de enfrentar y resolver un desafía siempre significa mayor productividad.
- La eficiencia energética es de primera importancia por su impacto en la economía del proyecto donde un siguiente paso es el de tener la mayor automatización posible,
llevándola a operar bajo sistemas expertos.
- Debemos entender que el incremento de una fracción de recuperación de las especies principales, significa miles o millones de dólares, según el tipo de mineral o la capacidad de tratamiento.
- Estos temas también plantean grandes desafíos hacia la preparación de nuestros futuros profesionales y es necesario buscar la especialización en estos campos de interés.
ENCAMINADOS EN EL CAMBIO