Diem-metalurgia Extractiva

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DIEM - Diplomado Internacional Especializado en Minería

METALURGIA EXTRACTIVA Y GEOMETALURGIA Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. Consultor INTERCADE Octubre 2008 Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

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Módulo III

OPTIMIZACION Y TECNICAS MODERNAS EN CHANCADO, MOLIENDA, CLASIFICACION, CONCENTRACION DE MINERALES Y SEPARACION SOLIDOLIQUIDO

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INDICE 1. PROCESOS DE CONMINUCION............................. Diap. 5 - Etapas de Conminución - Consumo de Energía - Chancado - Circuitos y Etapas - Chancadoras - Harneros 2. MOLIENDA DE MINERALES .................................. Diap. 65 - Velocidad Crítica y de Operación - Molinos de Barras - Molinos de Bolas - Molinos Semiautógenos - Preclasificación y Prechancado del Mineral

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INDICE 3. CLASIFICACION POR TAMAÑOS EN HIDROCICLONES ............................................. Diap. 196 - Características de los Hidrociclones - Dimensionamiento de Hidrociclones - Aglomeración y Curado 4. CONCENTRACION DE MINERALES (GRAVIMETRIA) ..................................................... Diap. 218 - Flotación - Menas Sulfuradas - Separación Selectiva - Menas Débilmente Acidas - Menas Fuertemente Acidas - Factores de Escalamiento 5. SEPARACION SOLIDO-LIQUIDO .......................... Diap. 293 - Taller Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

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1. PROCESOS DE CONMINUCION

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CONMINUCION • La mayoría de los minerales están finamente diseminados y están íntimamente asociados a la ganga. • Deben ser "liberados“ antes de llevar a cabo su separación. • Esto se obtiene mediante conminución • El tamaño de partícula del mineral se reduce progresivamente hasta que se puedan separar por flotación (u otros).

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ETAPAS INICIALES • La conminución era llevada a cabo para hacer más fácil el manejo de material recientemente excavado. • En el caso de productos de cantera para producir material de tamaño de partícula controlado.

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TRONADURA • Los explosivos se utilizan en minería para remover los minerales de sus lechos naturales. • La tronadura es “la primera etapa de la conminución”. • La conminución en una planta de procesamiento de minerales es una secuencia de procesos de chancado y molienda. • Se reduce el tamaño de partícula de la mena desde la operación en mina hasta un nivel tal que el mineral y la ganga puedan producir substancialmente como partículas separadas. Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

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CHANCADO / MOLIENDA • El Chancado se alcanza por compresión del mineral contra superficies rígidas o por su impacto contra superficies moviéndose forzadamente en una trayectoria rígida. • La Molienda es acompañada por abrasión e impacto del mineral debido al movimiento libre de medios de molienda no conectados, tales como, barras, bolas o pebbles (guijarros).

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RAZON DE REDUCCION • El chancado es un proceso seco. • Se realiza en varias etapas, debido a las pequeñas razones de reducción. • Rango de 3 a 6 en cada etapa. • Razón de reducción: • La razón de tamaño de partícula máximo que entra al tamaño de partícula máximo que sale de la chancadora • Algunas veces se emplean otras definiciones.

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ULTIMAS ETAPAS DE LA CONMINUCION • Se emplean molinos rotatorios de caída (tumbling). • Tienen como medios de molienda barras, bolas, o mineral de mayor tamaño. • Generalmente la molienda se lleva a cabo en “húmedo” para proveer una alimentación de pulpa al proceso de concentración. • La molienda seca tiene aplicaciones limitadas.

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¿CHANCADO O MOLIENDA? Existe un área de tamaños traslapada donde es posible chancar o moler el mineral. ¾ Los estudios indican que el fino final reducido en una operación de chancado en forma equivalente a molinos rotatorios puede alcanzarse aproximadamente con: 1. La mitad de energía, y 2. Mitad de los costos requeridos ¾

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PRIMARY GYRATORY CRUSHER

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CONE CRUSHER SECONDARY

IMPACTORS

Product value

CRUSHERS

CONE CRUSHER TERTIARY

JAW CRUSHER

>1000 >500 >100 >80

VSI

64

32

22

16

11

8

0

4

Size mm

PRIMARY GYRATORY CRUSHER CONE CRUSHER

AG/SAG

1. 2.

ROD

CRUSHERS/IMPACTORS

VERTMILL MILLS

BALL

VIBRATING MILL

PEBBLE JAW CRUSHER

VSI 100 micron

Size

∞

1m

100 mm

1.0 mm

1 mm

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100 micron

10 micron

1 micron

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MOLINOS AGITADOS • Se usan actualmente en procesamiento de minerales en forma común, aunque ya han estado presentes en otras industrias. • Los molinos agitados usan un agitador para proveer de movimiento a los medios de molienda de acero, cerámicos o rocas. • Existen en configuraciones verticales y horizontales.

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DEM Tiempo = 5.0 s.

Velocidad 1.50 1.12 0.75 0.38 0.00

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DEM MILL TOWER Tiempo = 10.0 s.

Velocidad 0.7 0.5 0.3 0.2 0.0

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VENTAJAS MOLINOS AGITADOS • Pueden operar con tamaños promedio más pequeños, que los hace de lejos los más adecuados para la molienda fina en molinos de bola. • Los molinos agitados se requieren por ser energéticamente más eficientes (sobre el 50%) que los molinos de bolas convencionales.

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ISAMILL Feed slurry

Stationary mill chamber

Media and Product separator

Product slurry

Motor up To 3,300 kW

High speed Stirring discs

Grinding media

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ISAMILL VS MOLINO DE BOLAS 100

Percent

80

60

40

20

0 0.1

1

10 Particle size, microns

Feed F80 = 27 microns Ball mill: 150 minutes, 63.3 kWh/t, 3-16mm mixed balls Netzsch mill: 0.5 minutes, 14.5kWh/t, 0.8-1.2mm ceramic

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100

20

MOLINO DE RODILLOS DE ALTA PRESION • El HPGR es un equipo de conminución relativamente nuevo. • Utiliza fractura por compresión de un lecho de partículas, en donde existe una eficiente energía de fractura ínter partícula. • La razón de reducción obtenida en un solo paso a través del HPGR es significativamente mayor que la obtenida en chancadoras de rodillos convencionales.

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VENTAJAS HPGR • Existe beneficio en flujo aguas abajo tal como reducción del esfuerzo de molienda y mejoras en la lixiviación debido a microfracturas. • El HPGR ofrece un marcado potencial real a reducir los requerimientos energéticos de la conminución requeridos por los molinos de caída. • El HPGR es del 20 al 50% más eficiente que las chancadoras y molinos convencionales.

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HPGR CERRO VERDE

¾ Beneficios de HPGR: • Menores costos operativos • Necesario para hacer el proyecto factible • Mayor producción

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PRINCIPIOS DE LA CONMINUCION ¾ La mayoría de los minerales son materiales cristalinos. ¾ Los átomos se arreglan regularmente en ordenamientos tridimensionales. ¾ La configuración que mantiene unidos a los átomos está determinada por: • El tamaño de enlace físico y químico • El tipo de enlace físico y químico

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ENLACES INTERATOMICOS • En la red cristalina de minerales, estos enlaces interatómicos son efectivos solo a distancias pequeñas. • Pueden ser fracturados si son extendidos por un esfuerzo de tensión. • Tales esfuerzos pueden generarse por cargas de tensión (extensión) o compresión.

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TENSION DE UNA RED CRISTALINA RESULTADOS DE ESFUERZO DE TENSION O COMPRESION Compressive stress

Tensile stress

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CONCENTRACION DE ESFUERZOS • Incluso cuando las rocas son cargadas uniformemente, los esfuerzos internos no se distribuyen uniformemente. • La roca consiste en una variedad de minerales dispersados como granos de varios tamaños.

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DISTRIBUCION DE ESFUERZOS •

La distribución de esfuerzos depende de: 1. Las características mecánicas individuales de los minerales. 2. Pero en forma más importante de la presencia de grietas o de defectos en la matriz.

•

Grietas o defectos actúan como sitios para la concentración de esfuerzos

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CONCENTRACION DE ESFUERZOS EN UNA EXTREMIDAD DE LA GRIETA

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ESFUERZO – LONGITUD DE GRIETA El esfuerzo en tal sitio (concentración de esfuerzos) aumenta proporcionalmente a la raíz cuadrada de la longitud de la grieta perpendicular a la dirección del esfuerzo.

σ α L1/2

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LONGITUD CRITICA ¾

Existe un valor crítico para la longitud de la grieta.

¾

Un aumento del esfuerzo en la extremidad de la grieta es suficiente para romper el enlace atómico en ese punto.

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RUPTURA • La ruptura de tal enlace aumentará la longitud de la grieta. • Un aumento de la longitud aumentara la concentración de esfuerzos. • Esto causa una propagación rápida de la grieta a través de la matriz. • Esta propagación de la grieta causa la fractura.

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COMPORTAMIENTO ELASTICO • Las teorías conminución asumen que el material es frágil. • Sin embargo, los cristales pueden almacenar energía sin romperse, y disipar esta energía cuando se quita el esfuerzo (comportamiento elástico).

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FALLAS DE GRIFFITH • Cuando es energéticamente factible. – Energía de esfuerzo relativamente alta con respecto al estado energético de nuevas superficies. • Los materiales fallan por la propagación de la grieta. • Los materiales frágiles liberan la energía de esfuerzo propagando la grieta.

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MATERIALES “RESISTENTES” • Los materiales "resistentes" pueden liberar energía de esfuerzo sin la propagación de la grieta. • Lo hacen mediante el mecanismo del flujo plástico. • En comportamiento plástico, los átomos resbalan unos sobre otros consumiéndose la energía en distorsionar la forma del material.

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INHIBICION DE LA PROPAGACION • La propagación de grieta también se puede inhibir por: 1.Encuentro con otras grietas, o 2.Al reunirse con los bordes cristalinos • Rocas de grano fino, son más resistentes que las rocas de grano grueso

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EFECTO DE “LIQUIDOS” • En presencia de agua disminuye la energía requerida para la conminución. • Se puede reducir aún más por añadidos químicos que se adsorben sobre el sólido. • El surfactante penetra en una grieta y reduce la fuerza en enlace en la extremidad de la grieta.

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TIPOS DE FRACTURA • Las partículas reales tienen forma irregular y la carga no es uniforme. • La carga se alcanza a través de puntos o áreas pequeñas de contacto. • La fractura se alcanza principalmente por chancado, impacto y atrición. • Los tres tipos de fractura (compresión, tensión, y cizalle) pueden ser comprendidas dependiendo de la mecánica de rocas y del tipo de carga. Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

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RANGOS DE TAMAÑOS • Cuando una partícula irregular es quebrada por compresión (chancado), los productos caen en dos distintos rangos de tamaños: 1. Partículas gruesas resultado de la falla por tensión. 2. Partículas finas resultado de fallas compresión cerca de los puntos de carga.

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por

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FRACTURA POR COMPRESION (Finos) Y TENSION (Gruesos)

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MINIMIZAR FINOS • La cantidad de finos producidos puede ser reducida minimizando el área de carga. • Esto se hace en máquinas chancadoras compresivas usando superficies de chancado corrugadas.

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FRACTURA POR IMPACTO • La fractura por impacto se debe a una carga súbita. • La partícula experimenta un esfuerzo promedio mayor que el necesario para alcanzar una fractura simple. • La partícula tiende a fracturarse en forma separada principalmente por fallas de tensión. • Frecuentemente los productos son muy similares en tamaño y forma.

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ATRICION • La atrición (fractura por cizalle) produce mucho material fino, y puede ser indeseable dependiendo de la etapa de conminución y del sector industrial. • La atrición ocurre debido a la interacción partícula partícula (conminución inter-partícula).

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¿CUANDO OCURRE ATRICION? • Ocurre si una chancadora se alimenta demasiado rápido. • Entonces los contactos de partículas aumentan el grado de esfuerzo por compresión y por lo tanto fractura por cizalle.

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TEORIA DE LA CONMINUCION • Se refiere a la relación entre: – El suministro de energía y el tamaño de partícula obtenido desde un tamaño de alimentación dado.

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EFICIENCIA ENERGETICA • La mayoría del suministro de energía a un chancador o máquina de molienda es absorbida por la máquina en sí misma. • Sólo una pequeña fracción de la energía total está disponible para fracturar el material.

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RELACION ENERGIA - SUPERFICIE • Existe una relación entre la energía requerida para fracturar el material y la nueva superficie producida en el proceso. • Esta relación sólo puede ser conocida si se puede medir la energía consumida en crear la nueva superficie.

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USO DE LA ENERGIA • Se ha demostrado que en un molino de bolas, menos del 1% de la energía total ingresada está disponible para la reducción de tamaño propiamente. • La mayoría de la energía se utiliza en producción de calor.

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ENERGIA MECANICA EN CALOR

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MATERIAL FRAGIL (SE ASUME) • Un material plástico consume la energía en cambiar de forma a una que conserva, sin crear una nueva superficie significativa. • Todas las teorías de la conminución asumen que el material es frágil, de modo tal que en el proceso no hay energía adsorbida que no se utilice en fractura, tales como: – Elongación – Contracción

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TEORIA DE VON RITTINGER (1867) • La energía consumida en la reducción de tamaño es proporcional al área de la nueva superficie producida. • El área superficial de un peso conocido de partículas de diámetro uniforme es inversamente proporcional al diámetro

⎛ 1 1 ⎞ − ⎟⎟ E = K⎜⎜ ⎝ D 2 D1 ⎠ • E es la energía de entrada, D1 es el tamaño particular inicial y D2 es el tamaño particular final, y K es una constante

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TEORIA DE KICK (1885) • Trabajo requerido es proporcional a la reducción en volumen de las partículas concernientes. • Donde f es el diámetro de las partículas en la alimentación y p el diámetro de las partículas producidas. • La razón de reducción R es f/p. • De acuerdo a la ley de Kick, la energía requerida para la conminución es proporcional a log R/log 2

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EJEMPLO • Un material es chancado en un chancador de mandíbulas tipo Blake tal que el tamaño de partícula promedio es reducido de 50 mm a 10 mm con un consumo de energía de 13.0 kW/(kg/s) • Cuál debería ser el consumo de energía necesario para chancar el mismo material desde un tamaño promedio de 75 mm a 25 mm: 1.Asuma que se aplica la ley de Rittinger 2.Asuma que se aplica la ley de Kick

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SOLUCION LEY DE RITTINGER E = KRfc[(1/L2) − (1/L1)] • Entonces: 13.0 = KRfc[(1/10) − (1/50)] Y KRfc = (13.0 × 50/4) KRfc = 162.5 kW/(kg mm) • Luego la energía requerida para chancar un material de 75 mm a 25 mm es: E = 162.5[(1/25) − (1/75)] = 4.33 kJ/kg

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SOLUCION LEY DE KICK Esta ecuación está dada por: E = KKfc ln(L1/L2) Entonces: 13.0 = KKfc ln(50/10) y: KKfc = (13.0/1.609) KKfc = 8/08 kW/(kg/s) • Luego la energía requerida para chancar un material de 75 mm a 25 mm es: E = 8.08 ln(75/25) = 8.88 kJ/kg

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RITTINGER O KICK • ¿Cuál de estos resultados debería ser considerado como más confiable? • El rango de tamaños involucrados se considera como chancado grueso. • Además la ley de Kick relaciona mejor la energía requerida para considerar los efectos de deformación elástica antes que ocurra la fractura. • La ley de Kick es la más confiable.

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BOND (1952) • Desarrolló una ecuación cuyas bases teóricas son que la entrada de trabajo es proporcional a la nueva longitud de la extremidad de la grieta producida por la fractura de la partícula. • El trabajo es igual al representado por el producto menos aquel representado por la alimentación. • En partículas de forma similar, el área superficial o unidad de volumen de material es inversamente proporcional al diámetro. • La longitud de la grieta en la unidad de volumen se considera proporcional a un lado de esa área y por lo tanto inversamente proporcional a la raíz cuadrada del diámetro. Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

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TERCERA TEORIA DE W. BOND • Para cálculos prácticos se selecciona como el criterio de tamaño de partícula el tamaño en micrones del cual pasa el 80% • El diámetro en micrones del cual pasa el 80% del producto se designa como P • El tamaño del cual pasa el 80% de la alimentación se señala como F • Entrada de trabajo kWh/t corta, es:

10Wi 10Wi − W= P F Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

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INDICE DE TRABAJO • Wi es el índice de trabajo. • El índice de trabajo es el parámetro de la conminución que expresa la resistencia del material al chancado y molienda. • Numéricamente son los kWh por tonelada corta requerida para reducir el material desde un tamaño de alimentación teóricamente infinito hasta el 80% que pasa los 100 μm

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ECUACION GENERAL HUKKI (1975) • La relación entre la energía y el tamaño de partícula es una forma compuesta de las tres leyes de Rittinger, Kick y Bond. • La probabilidad de fractura en conminución es alta para las partículas grandes y disminuye rápidamente para los tamaños finos.

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RANGOS DE VALIDEZ • Hukki demuestra que la ley de Kick tiene una exactitud razonable en el rango de chancado sobre 1 cm de diámetro. • La teoría de Bond se aplica razonablemente en el rango de molienda convencional en molinos de barra y bolas. • La ley de Rittinger se aplica bastante bien en el rango de molienda fina de 10 – 1000 μm.

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MORREL (2004) • Basándose en Hukki, modifico la ecuación de Bond donde el exponente de P y F varía con el tamaño

KM i KM i W = f (P ) − f (F ) P F

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RANGO DE VALIDEZ • Mi es el índice del material relacionado con la propiedad de fractura del mineral. • K es una constante elegida para balancear las unidades de la ecuación. • Válida en un rango de tamaños cubiertos por la mayoría de los circuitos de molienda modernos, es decir, 0.1 – 100 μm.

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2. MOLIENDA

CIRCUITO DE MOLIENDA Y CONTROL

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CIRCUITOS DE MOLIENDA • La alimentación dependiendo de:

puede

ser

húmeda

1. El proceso siguiente, y 2. La naturaleza del producto

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o

seca,

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MOLIENDA SECA • La molienda seca es necesaria con algunos materiales debido a los cambios físicos y químicos que ocurrirían si se agregara agua. • Esto causa menor desgaste de los revestimientos y medios de molienda. • Hay una más alta proporción de finos en el producto, lo cual puede ser deseable en algunos casos.

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MOLIENDA HUMEDA • La molienda húmeda es usada generalmente en operaciones de procesamiento de minerales debido a la economía global de la operación.

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VENTAJAS MOLIENDA HUMEDA 1. Consume menos potencia por tonelada de producto. 2. Tiene una mayor capacidad por unidad de volumen del molino. 3. Hace posible el uso de clasificación o harneado húmedo para el control del producto. 4. Elimina el problema de polvos. 5. Hace posible el uso de un simple manejo y método de transporte tales como; bombas, tuberías y canaletas.

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ABIERTO - CERRADO • Para una molienda particular se debe considerar simultáneamente: 1. El tipo de molino, y 2. El circuito que va a ser usado • Los circuitos están clasificaciones: 1. Abierto, y 2. Cerrado

divididos

en

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dos

grandes

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CIRCUITO ABIERTO UNA SOLA ETAPA • Este tipo de circuito rara vez se usa en aplicaciones de procesamiento de minerales. Mill Product

Feed Mill

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CARACTERISTICAS • No existe control de la distribución de tamaños del producto. • La tasa de alimentación debe ser baja para asegurar que cada partícula tenga suficiente tiempo en el molino para ser fracturada al tamaño de producto. • Como resultado muchas partículas en el producto son sobre–molidas, lo cual consume energía innecesariamente, y el producto puede ser difícil de tratar subsecuentemente

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CIRCUITOS CERRADO • La molienda en la industria metalúrgica es casi siempre en circuito cerrado. • El material de tamaño requerido es removido por un clasificador. • El material sobre – tamaño retorna al molino. Feed

Ball mill

Underflow Classifier

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Overflow (product)

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CLASIFICACION CIRCUITO • Implícitamente cada circuito de molienda tiene un tipo de clasificación. • Sin embargo, los molinos individuales en el circuito pueden ser abiertos o cerrados.

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EFECTO EN LA CAPACIDAD • En la operación en circuito cerrado, no se hace el trabajo de efectuar toda la reducción de tamaño en un solo paso. • El trabajo se hace para remover material del circuito tan pronto alcanza el tamaño requerido. • Al moler a un tamaño especificado, mediante la operación a circuito cerrado se puede obtener un aumento en la capacidad de hasta un 35%

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CARGA CIRCULANTE • El material retornado al molino por el clasificador se conoce como carga circulante. • Su peso se expresa como un porcentaje del peso de alimentación nueva.

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EFECTOS TIEMPOS DE RESIDENCIA • La molienda en circuito cerrado reduce el tiempo de residencia de las partículas. • Esto también reduce la fracción de tamaños finales en el molino, comparada con el circuito abierto. • Esto disminuye la sobre – molienda. • Aumenta la energía disponible para utilizarla en molienda en tanto exista presente un amplio suministro de material de tamaño no final.

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EFECTO FLUJO DE ALIMENTACION • Cuando el tonelaje de la alimentación nueva aumenta. • Aumenta el tonelaje de la carga circulante – Aumenta debido a que el underflow del clasificador aumenta con gruesos • Sin embargo, la alimentación compuesta (fresca y carga circulante) al molino llega a ser más fina debido a este aumento de la carga circulante (ya molida)

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EFECTO EN EL TAMAÑO DE DESCARGA • Debido a la reducción del tiempo de residencia en el molino. • La descarga “neta” de éste correspondientemente más gruesa.

llega

a

ser

• Esto es, disminuye la diferencia de tamaño promedio entre la alimentación compuesta (fresca y carga circulante) y la descarga.

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RELACION TAMAÑO PARTICULA / BOLA • La capacidad de un molino aumenta con la disminución del tamaño de bolas. • Esto es porque aumenta la superficie de molienda. • Entonces, cuando exista mayor cantidad de material de tamaño final en la alimentación compuesta, menor es la superficie de molienda. • Entonces, una alimentación compuesta más fina necesita un menor tamaño promedio de bola. • Por lo tanto, dentro de límites, una carga circulante (que recircula tamaños mayores) mayor es la capacidad útil del molino.

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PORCENTAJE CARGA CIRCULANTE • El aumento de capacidad es más rápido en el primer 100% de la carga circulante. • Luego continua hasta un límite, dependiendo del circuito, justo antes que ocurra el atollo del molino. • La carga circulante óptima de un circuito en particular depende de: 1. La capacidad del clasificador, y 2. El costo de transporte de la carga dentro del molino. • Está usualmente en el rango de 100 a 350%, aunque puede ser tan alta como 600% Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

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CIRCUITO EN MOLIENDA EN BARRAS • Los molinos de barras generalmente operan en circuito abierto debido a su acción de molienda especialmente cuando preparan alimentación a los molinos de bolas. • Las superficies paralelas de molienda simulan una ranura de malla y tienden a retardar las partículas más grandes hasta que ellas se fracturan. • Las partículas más pequeñas resbalan a través de los espacios entre las barras y son descargadas sin una reducción apreciable.

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83

CIRCUITO EN MOLIENDA EN BOLAS • Los molinos de bolas implícitamente son siempre operados en circuito cerrado con algún tipo de clasificador. • Pueden usarse varios tipos de clasificadores para cerrar el circuito, siendo los clasificadores mecánicos usados en muchos de los molinos más antiguos.

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CLASIFICADORES MECANICOS • Estos son robustos, y de fácil control. • Pueden manejar productos de arenas muy gruesas y todavía se utilizan en circuitos de molienda gruesa. • Tienen la desventaja de clasificar por fuerza gravitacional, lo cual restringe su capacidad cuando trata material extremadamente fino.

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HIDROCICLONES • Los hidrociclones clasifican por la acción centrifuga, la cual: 1. Acelera la clasificación de partículas finas. 2. Da separaciones mucho más acuciosas. 3. Acrecienta la carga circulante optima.

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VENTAJA SOBRE LOS MECANICOS • Ocupan mucho menos espacio que los clasificadores mecánicos de la misma capacidad, y • Tienen bajos costos de capital e instalación.

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EFECTOS SOBRE LA FLOTACION • •

• •

Debido a su accionar mucho más rápido. Si se realizan cambios el circuito de molienda: 1. Puede ser llevado rápidamente al equilibrio. 2. El reducido tiempo de residencia de las partículas en la carga que retorna da menor tiempo para que ocurra la oxidación. Evitar la oxidación es importante para los minerales sulfurados que deben ser posteriormente flotados. Por lo tanto, los hidrociclones son ampliamente usados en circuitos de molienda fina precedentes a la flotación.

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EFECTO DE LA GRAVEDAD ESPECIFICA • La acción de los clasificadores en los circuitos de molienda depende de las tasas de sedimentación diferencial de las partículas en un fluido. • Es decir, las partículas son clasificadas no solo por tamaño sino también por su gravedad específica. • Por lo tanto, una partícula pequeña pero densa puede comportarse en una forma similar a una partícula grande de baja densidad. • Entonces, cuando una mena contiene un mineral valioso pesado, es probable que ocurra la sobre – molienda de este material, debido a que está siendo retornado en la carga circulante, aunque esté bajo el tamaño de producto requerido. Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

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MOLIENDA SELECTIVA • Usando la gravedad específica una molienda selectiva de sulfuros pesados previa a la flotación puede permitir una molienda global más gruesa. • La ganga liviana se reporta en el overflow del clasificador. • Las partículas pesadas que contienen el mineral de valor son selectivamente remolidas.

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SEPARACION GRAVITACIONAL Y MAGNETICA • Partículas pequeñas de alta gravedad especifica pueden presentar problemas en los circuitos de separación gravitacional y magnética. • Aquí las partículas deben ser tan gruesas y de tamaño tan cercano al corte como sea posible para alcanzar la máxima eficiencia de separación. • Tales circuitos son frecuentemente cerrados por harneros más que por clasificadores.

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HARNEADO FINO

• Sin embargo, las mallas finas tienen la desventaja de ser relativamente ineficiente y delicadas. • Frecuentemente se usa una combinación de clasificación y tamizado para reducir la carga de los harneros.

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CIRCUITO EN COMBINACION DE CLASIFICACION Y TAMIZADO • Molienda primaria de minerales complejos de cobre – zinc – estaño, Wheal Jane Ltd, UK. • El producto del chancado secundario se alimenta a un harnero de alambre. • El sobre – tamaño del harnero se alimenta a un molino de bolas primario. • La descarga del molino se bombeaba a un ciclón • El underflow pasa por un harnero para remover cualquier fino de minerales pesados antes de ser retornado al molino de bolas.

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CIRCUITO EN COMBINACION DE CLASIFICACION Y TAMIZADO Crusher product

Screen (+) U/F

Ball mill

(-)

Cyclone O/F Product

Ciclón y harnero en un circuito cerrado Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

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CICLON DE TRES PRODUCTOS • Resuelve el problema de sobre – molienda de materiales pequeños densos que vienen del underflow del hidrociclón. • Es un hidrociclón convencional con una placa cobertora superior modificada y un segundo vortex finder insertado para así generar tres flujos de producto. • Optimizando la longitud y diámetro del segundo vortex finder, disminuye la cantidad de partículas de mineral pequeñas y densas que normalmente se reportan en el underflow del hidrociclón.

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REMOCION DE PARTICULAS PEQUEÑAS DENSAS DE MINERAL USANDO UN CICLON DE TRES PRODUCTOS • El flujo del medio puede ser clasificado con una micromalla para separar los valiosos (Pt) de la ganga. O/F Middlings stream Mill product Screen

U/F

U/S O/S

Mill Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

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ORO GRUESO - LIBRE • En plantas de recuperación de oro está presente el oro grueso – libre. • Se incorpora una cierta forma de concentrador gravitatorio en el circuito de molienda. • El oro nativo es extremadamente denso. • Retorna al molino vía el clasificador. • El oro maleable, una vez liberado, es simplemente deformado en el molino sin una posterior fractura y así es continuamente reciclado en el circuito.

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CIRCUITO WESTERN DEEP LEVELS GOLD MINE EN SUDAFRICA • La alimentación al molino es primero clasificada en un ciclón primario para remover los finos. • Los finos se envían a la planta de cianuración en orden de lixiviar el oro. • La fracción gruesa es alimentada a molinos de tubos. • La descarga del molino es clasificada en ciclones. • Los finos son retornados al ciclón primario.

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CONCENTRADORES GRAVITACIONALES EN EL CIRCUITO • El sobre – tamaño del ciclón, el cual contiene oro libre presente, es tratado por concentradores gravitacionales. • Las colas retornan al ciclón primario. • El concentrado por gravedad es enviado a un tratamiento posterior por amalgamación (Figura).

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RECUPERACION TIPICA DE ORO EN UN CIRCUITO DE MOLIENDA Mill feed

Primary cyclone

(-)

To cyanidation plant

(+) Tube mills (-)

Cyclone (+)

Tailings

Gravity separators

Concentrate To amalgamation

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100

CIRCUITO PARALELO • Los circuitos de molienda son alimentados a una tasa uniforme desde los silos de almacenamiento producto de la planta de chancado. • El circuito puede tener varios molinos de bolas en paralelo. • Cada circuito está cerrado con su propio clasificador. • Cada circuito toma una fracción definida de la alimentación.

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101

CIRCUITO CERRADO DE MOLINOS DE BOLAS

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UNIDADES GRANDES VS PARALELO • Circuitos de molienda en paralelo aumentan la flexibilidad del circuito. • Las unidades individuales pueden detenerse o la tasa de alimentación puede cambiar, con un pequeño efecto en el diagrama de flujos. • Sin embargo, pocos molinos son de control más fácil y los costos de capital e instalación son más bajos. • El número óptimo de molinos se debe decidir en la etapa de diseño.

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103

MOLIENDA MULTI-ETAPAS EN SERIE •

La molienda multi – etapas en donde los molinos están arreglados en series se usan para producir productos finos sucesivamente.

•

La tendencia actual es hacia una gran y única etapa primaria de molinos de molienda. 1. Reduce grandemente costos de capital y operación, y 2. Facilita el control automático.

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DESVENTAJAS • La desventaja de la molienda en una única etapa es: – Si se quiere producir con una razón de reducción demasiado alta, entonces se requieren bolas grandes para la alimentación de gruesos. – Las bolas grandes no muelen eficientemente las partículas más finas.

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105

CIRCUITO DE MOLIENDA EN DOS ETAPAS • La molienda en dos etapas se usa en donde los molinos de barras son sustituidos por chancado terciario.

New feed

Primary Ball mill

Classifier

Classifier O/F

Secondary Ball mill

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Product

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ALTERNATIVA CIRCUITO CERRADO CON MOLINO DE BARRAS •

El producto del chancado es alimentado a los molinos de barras. 1. Normalmente: molino de barras opera en circuito abierto produciendo la alimentación al molino de bolas.

•

El producto del molino de barra, necesitaría dilución antes del bombeo, y debería ser espesado antes alimentarlo al molino de bolas. 2. Alternativa: la descarga del molino de barras debería alimentar a un clasificador. Se remueve inmediatamente el material final.

•

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ALTERNATIVA MOLIENDA SAG • En años recientes la molienda SAG ha revolucionado la industria minera. • La alta capacidad de la unidad ha contribuido hacia ahorros substanciales en costos de capital y operación. • Los ahorros hacen económicamente factible la molienda de operaciones con alto tonelaje de minerales de cobre y oro de baja ley. • La molienda SAG es una tecnología madura. • Los metalurgistas nuevos creen que la molienda “convencional” implica un circuito de molienda SAG bolas en vez de tres etapas de chancado seguido por molienda en barras y bolas.

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108

SAG CIRCUITO CERRADO - ABIERTO • •

•

Los molinos AG/SAG pueden operarse en circuito cerrado o abierto. En un circuito abierto puede usarse un clasificador de gruesos tal como: 1. Un trommel adjunto al molino. 2. Un harnero vibratorio. El material sobre – tamaño es reciclado tanto externa como internamente.

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RECICLAJE • Reciclaje externo: – Puede ser llevado a cabo por una correa transportadora en un modo continuo o batch. – Modo batch el material es almacenado y retro – alimentado periódicamente dentro del molino usando un cargador frontal. • Reciclaje interno: – Material grueso es transportado por el centro del trommel hacia dentro del molino por: 1. Un espiral inverso, o 2. Por un chorro de agua inferior hacia atrás. Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

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SAG: CONFIGURACIONES DE CIRCUITO CERRADO • Configuraciones de circuito cerrado que son comunes en las operaciones AG/SAG: 1. Una sola etapa de molienda AG o SAG en circuito cerrado con un hidrociclón. 2. Molino AG/SAG cerrado con un reciclaje de pebble chancado. 3. Molino AG/SAG cerrado con clasificador y reciclaje de PEBBLE. 4. Circuito SABC.

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UNA SOLA ETAPA DE MOLIENDA AG O SAG EN CIRCUITO CERRADO CON UN HIDROCICLON • Se usa en la industria de oro de Sudáfrica para procesar mineral de tronadura y producir un molido final. • La descarga del molino es bombeada dentro de una batería de hidrociclones. • El underflow del hidrociclón, se alimenta junto con la alimentación de mineral fresco. • El clasificador de finos producirá un producto más fino, pero tendrá una capacidad de procesamiento más baja que una unidad en circuito abierto del mismo tamaño que trata el mismo mineral. Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

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MOLINO AG/SAG CERRADO CON UN RECICLAJE DE PEBBLE CHANCADO •

En operaciones de molienda AG/SAG, existe un “tamaño crítico” de 25 a 50 mm. 1. Es demasiado pequeño para actuar como medio de molienda para proveer suficiente energía cinética para fracturar otra roca. 2. Es demasiado grande para ser fracturada.

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113

ACUMULACION DE PEBBLE

• Si este material de tamaño crítico es acumulado dentro de un molino AG/SAG: 1. Deteriorará la eficiencia energética del molino, y 2. Disminuirá la tasa de alimentación al molino.

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114

TRATAMIENTO DE PEBBLE • Como una solución, se cortan orificios adicionales o puertas de pebbles (40 – 100 mm) dentro de la parrilla del molino. • Esto permite que el mineral grueso salga del molino. • Luego se usa un chancador en circuito cerrado para reducir el tamaño del material de tamaño crítico y retornarlo al molino. • Las puertas de pebble también permiten la salida de bolas de acero del molino. • Debe instalarse un sistema de remoción de acero (electro magneto) para prevenir que éstas entren al chancador.

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115

CARACTERISTICAS DEL CIRCUITO

• Esta configuración de circuito se ha incrementado llegando a ser muy popular en años recientes. • Generalmente produce un aumento significativo en la tasa de procesamiento debido a la remoción del material de tamaño crítico. • Sin embargo, comparado con el circuito abierto, da un producto más grueso.

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MOLINO AG/SAG CERRADO CON CLASIFICADOR Y RECICLAJE DE PEBBLE • Como la acción del reciclaje de chancado es para remover rocas del molino las cuales son importantes como medios de molienda de partículas más finas. • La operación con un clasificador de finos también puede producir una acumulación de material como arena. • Esto puede llevar a una caída la tasa de procesamiento y por ende anular la ventaja dada por el reciclaje del chancador.

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CIRCUITO SABC

• En muchos diseños recientes de plantas las tres etapas tradicionales de chancado seguidas por un circuito de molienda en barras y bolas han sido reemplazadas por el popular circuito SABC. • Denota un circuito que comprende molienda SAG seguida por un molino de bolas cerrado con un ciclón.

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118 Truck

One giratory crusher

To flotation

Stockpile Two MP1000 cone crushers

2 x 12 Cyclones (26 inch)

Trommel

One SAG mill (40 ft x 22 ft)

Two ball mill (22 ft x 36.5 ft)

Cyclone feed Sump hopper

Diagrama del circuito SABC en Newcrest Mining's Cadia Mine que emplea los molinos SAG y bolas más grandes del mundo. Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

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DESCRIPCION CIRCUITO

• El circuito de conminución en Cadia consta de: 1. Un chancador primario 2. Un único molino SAG 3. Dos chancadores de pebbles, y 4. Dos molinos de bolas en paralelo en circuito cerrado con ciclones

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CHANCADO PRIMARIO • El mineral de la mina a tajo abierto es descargado desde un camión a un chancador giratorio Fuller de 1.5 m × 2.8 m (60 “ × 110”) con una abertura de salida de 130 - 200 mm. • La capacidad máxima de diseño del chancador primario es de 5800 t/h con un tamaño de producto de 80 % pasante los 200 mm. • El producto del chancador primario es transportado a un stockpile de gruesos con una capacidad de vida de 41000 t.

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ALIMENTACION AL SAG • Un túnel de concreto bajo el stockpile alberga tres alimentadores de correa de velocidad variable. • Un distribuidor de flujo lleva el mineral a cada alimentador de 1800 t/h de capacidad. • Un mínimo de dos alimentadores operan a una capacidad del 82% lo que es requerido para alimentar el molino SAG. • Los alimentadores de correa descargan sobre el transportador principal de 3700 tph de capacidad que alimenta al SAG. Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

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INGENIERIA • El estudio económico del proyecto indicó un mejor desempeño con un máximo rendimiento de procesamiento a través de una sola línea de conminución. • Se emplearon: 1. El molino SAG más grande del mundo, y 2. Dos de los molinos de bolas más grandes del mundo.

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MOLINO SAG • Diseño de Metso 12 m D × 6.1 m L (revestimientos interiores) • Opera en modo semi – autógeno • Equipado con un motor de impulsión sin engranaje Siemens de 20 MW con capacidad de rotación bi – direccional • El molino SAG fue diseñado para tratar 2065 tph de mineral de monzonita (feldespato plagioclasa) – Feldespato potásico u ortosa (Si3O8AlK), el feldespato sódico o albita (Si3O8AlNa), y el feldespato cálcico o anortita (Si2O8Al2Ca) • Carga de bolas del 8% en volumen • Llenado total de 25 % en volumen, y • Opera a un 74 % de la velocidad crítica. Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

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PRODUCTO DEL SAG • El molino está equipado con parrillas de 80 mm, área total de abertura de parrilla de 7.66 m2 • Una malla trommel de 4.5 m de diámetro por 5.2 m de longitud para la descarga del producto. • La descarga de material menor que los 12 mm cae directamente en una cuba de alimentación a los ciclones donde se combina con la descarga de los molinos de bolas. • Los pebbles sobre – tamaño del trommel son transportados a un compartimiento de 735 t de capacidad, adyacente al reciclaje del chancado.

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125

CHANCADO DE PEBBLES • Se usan dos chancadores de cono Norberg MP1000 • Abertura de 12 – 16 mm • Diseño de producto P80 de 12 mm y una tasa total esperada de pebble reciclado de 725 tph • Los pebbles chancados caen directamente en la correa de alimentación del molino SAG y retornan a este.

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126

MOLINOS DE BOLAS • El producto del molino SAG alimenta en paralelo a dos molinos de bolas Metso de 6.6 m D x 11.1 m L • Cada uno con un piñon de impulsión gemela de 9.7 MW. • Operan con un volumen de carga de bolas de 30 – 32 %. • Operan un 78.5 % de la velocidad crítica. • El bajo – tamaño del trommel del molino SAG combinado con la descarga del molino de bolas son bombeados por dos bombas de alimentación paralelas a los ciclones.

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127

CICLONES • Cada bomba entrega a una batería de 12 ciclones Krebs de 660 mm de diámetro. • El underflow del ciclón de cada línea retorna al molino de bolas. • El overflow del ciclón va directamente al circuito de flotación. • El diseño del circuito de molino de bolas produce un 80 % pasante los 150 micrones. Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

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CONTROL DEL CIRCUITO DE MOLIENDA • El propósito de la molienda es: – Reducir el tamaño de las partículas de mineral al punto donde ocurre la liberación económica de los minerales valiosos. • Entonces es esencial que un molino: – Trate cierto tonelaje del mineral por día. – Produzca un producto de tamaño de partícula conocida y controlable.

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129

VARIABLES PRINCIPALES • Las variables principales que pueden afectar el control son: 1. Cambios en el flujo de alimentación nueva y carga circulante 2. Cambios de la distribución de tamaños 3. Cambio de la dureza del mineral, y 4. Cambio del flujo de adición del agua al circuito

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INTERRUPCIONES • También son importantes las interrupciones en la operación del circuito, tal como: 1. Alimentación de nuevos medios de molienda 2. Limpiar el atollo de un ciclón

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131

ESTABILIZACION DEL CONTROL • Para los propósitos de estabilizar el control, produciendo el producto requerido se pueden mantener en valores que la experiencia ha demostrado: 1. La tasa de alimentación 2. Las densidades, y 3. La carga circulante • Este método falla cuando las perturbaciones causan desviaciones de la operación normal. • Los factores más significativos son: 1. Fluctuaciones del tamaño de alimentación y 2. Fluctuación de la dureza Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

132

ORIGEN FLUCTUACIONES • Tales fluctuaciones pueden surgir desde: 1. Diferencias en la composición. 2. Mineralización. 3. Tamaño de grano. 4. Cristalización del mineral desde diferentes partes de la mina. 5. Cambios en la abertura de salida del chancado, frecuentemente debido a desgaste. 6. Daño a los harneros en el circuito de chancado.

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133

AMORTIGUACION DE FLUCTUACIONES • Las fluctuaciones de menor importancia pueden amortiguar la mezcla del material excavado en diversos puntos en el espacio y tiempo. • El almacenaje del mineral tiende a suavizar las variaciones proveyendo que no ocurra segregación en los silos. • La capacidad de almacenamiento disponible depende de la naturaleza del mineral (tal como su tendencia a oxidarse) y de la economía del molino.

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134

CONTROL GRUESOS • Un aumento en el tamaño de alimentación o dureza produce un producto de molienda más grueso a menos que la tasa de alimentación sea correspondientemente reducida. • Inversamente, una disminución en el tamaño o dureza de la alimentación permitirá un aumento en la tasa de procesamiento del molino. • Un producto más grueso del molino llevará a un aumento de la carga circulante desde el clasificador. • Un aumento de la carga circulante aumenta el flujo volumétrico.

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135

CONTROL CARGA CIRCULANTE • El tamaño de producto de un hidrociclón es afectado por la velocidad de flujo. • La velocidad de flujo cambia la distribución de tamaño del producto del circuito. • Por lo tanto, es importante controlar la carga circulante para controlar el tamaño de partícula. • Una alta carga circulante a un tamaño de producto fijo significa menor consumo de energía. • Pero una excesiva carga circulante puede resultar en una sobrecarga del molino, clasificador o bomba, por lo cual existe un límite superior de tasa de alimentación al molino.

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MEDICIONES DE LA CARGA CIRCULANTE • Las mediciones de la carga circulante se pueden hacer muestreando varios flujos de pulpa en el circuito. • Puede no ser practicable pesar físicamente el tonelaje del material circulante. • El peso de alimentación nueva a cada molino se puede saber desde los pesómetros o de otros métodos de peso usados en los alimentadores.

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137

CALCULO DE LA CARGA CIRCULANTE • Tasa de alimentación fresca es F tph y la carga circulante (es decir, el underflow del clasificador) es C tph

Feed

Ball mill

Underflow Classifier

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Overflow (product)

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BALANCE DE MASA Un balance de masa sobre el clasificador del molino da: • Descarga del Molino de Bolas = Carga Circulante + Producto • O, F+C=C+F • Se toman muestras de la descarga del Molino de bolas, la carga circulante, y el overflow del clasificador (producto del circuito). • Se realizan análisis de mallas, entonces si a, b y c son los % en peso de cualquier fracción de tamaño especifico en el producto del molino, la carga circulante, y overflow del clasificador.

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BALANCE DE MASA – FRACCION DE TAMAÑOS • Entonces un balance de masa sobre el clasificador en términos de tal tamaño de material es: (F + C)·a = F·c + C·b

C a −c = F b−a • Usando todos los datos del análisis de tamaño disponibles, el "mejor – ajuste" del valor de la razón de carga circulante se puede determinar por el método de mínimos cuadrados Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

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A, B Y C ALTERNATIVOS • Las variables a, b y c también pueden representar la razón agua / sólido de los flujos. • La relación es entonces un balance de masa del peso de agua en el circuito. • a, b, y c se pueden medir en línea por medidores nucleares de la densidad. • Así, la carga circulante del circuito puede ser continuamente monitoreada.

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141

CONTROL – CONTROL AUTOMATICO • La molienda extensiva. • El producto subsecuente.

es de

de

energía

molienda

extremadamente

afecta

el

proceso

• La necesidad de un control es extremadamente importante. • Actualmente se acepta que se requiere de alguna forma de control automático mantener un desempeño eficiente. • El control automático de los circuitos de molienda es el área de aplicación más avanzada y más exitosa de control de procesos. Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

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OBJETIVO DEL CONTROL • En la implementación de la instrumentación y control de procesos para circuitos de molienda primero se debe definir el objetivo del control, este puede ser: 1. Mantener un tamaño constante de producto a una máxima tasa de procesamiento. 2. Mantener una tasa constante de alimentación dentro de un rango limitado de tamaño de producto. 3. Maximizar la producción por unidad de tiempo en conjunto con el desempeño del circuito aguas abajo (por ejemplo, recuperación en la flotación) Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

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VARIABLES MAS IMPORTANTES ASOCIADAS A UN CIRCUITO CONVENCIONAL DE MOLIENDA Particle size distribution/ density/flowrate Water flowrate

Water flowrate

Feed rate

Ball mill

Rod mill

Mill load

Density/ flowrate

Level/ density Pump speed

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Flowrate/ density/ pressure

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VARIABLES PRINCIPALES USADAS PARA CONTROLAR LOS CIRCUITOS DE MOLIENDA • Solo se pueden variar independientemente: 1. El flujo de alimentación de mineral, y 2. Flujo de adición de agua. • Las otras variables dependen de estas variables y responden a los cambios de estas. • Así el flujo de alimentación de mineral y el flujo de agua al molino y al clasificador son las variables principales usadas para controlar los circuitos de molienda. Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

145

VISCOSIDAD – DENSIDAD • En años recientes, se ha reportado que se debe utilizar la viscosidad de la pulpa, en lugar de o además de la densidad, como variable clave de la operación para el control del circuito de molienda. • Para una pulpa de cobre, el aumento del 1 % de 55 a 56 % en volumen de la densidad resulta en un cambio en la viscosidad de 329 a 390 mP•s • El sistema de control de la planta puede no ser capaz de distinguir el aumento del 1% de sólidos, pero el viscosímetro puede identificar fácilmente el cambio asociado a la viscosidad.

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146

CONTROLADOR REOLOGICO (HIDROCICLON) • En un circuito de molienda cerrado la operación del hidrociclón ejerce una influencia significativa en: 1. La concentración de sólidos, y 2. Tamaño de partículas de la pulpa. • Estas (1) y (2) afectan las características reológicas de la pulpa. • El hidrociclón podría ser usado como un controlador reológico para los molinos. Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

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BOMBA DE VELOCIDAD VARIABLE • El uso de una bomba de velocidad variable introduce otra variable independiente. • Tiene un efecto significativo en la estabilidad del circuito. • Sin embargo, la velocidad de bombeo se ve como una variable que: – Provee las condiciones bajo las cuales se puede alcanzar un objetivo de control en particular, más que como una variable que realmente alcance un objetivo de control.

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148

CONTROL DEL FLUJO DE ALIMENTACION • El control del flujo de alimentación es esencial. • Se usan frecuentemente aparatos tales como correas alimentadoras de velocidad variable en conjunto con pesómetros.

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149

CONTROL DE LA CARGA DE MEDIOS • El control de la carga de medios de molienda se puede hacer continuamente monitoreando el consumo de potencia del molino. • Una caída de potencia a un cierto nivel necesita el carguío de alimentación fresca de medios de molienda.

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150

MONITOREO DE LA POTENCIA • El monitoreo continuo de la potencia encuentra su mayor uso en la molienda autógena. • La potencia de impulsión es usada para el control de la tasa de alimentación. • El control de la potencia de impulsión ha sido principalmente hecha por celdas de carga las cuales miden directamente la masa de material en el molino. • Recientemente se ha probado un sistema de micrófono dual y que presenta ventajas considerables sobre las celdas de carga. Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

151

MEDICION DEL RUIDO • El uso de las mediciones del ruido del molino como indicador de la densidad de pulpa y viscosidad del molino han sido demostradas en molinos de laboratorio. • Los resultados sugieren que cuando la densidad de la pulpa aumenta, el cambio del ruido del molino puede ser usado para identificar el régimen reológico de la pulpa. • El conocimiento de la reología puede ser ventajoso para optimizar la molienda.

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152

MEDICIONES (MEDIDORES) • Las velocidades de flujo se mide continuamente, principalmente mediante el uso de flujómetros magnéticos. • La densidad se mide con medidores nucleares. • El nivel de la cuba se mide comúnmente con un flotador o dispositivos electrónicos. • El tamaño de partícula del producto se mide directamente por el uso de monitores en línea. Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

153

RESPUESTAS A CAMBIOS (ALIMENTACION – AGUA) • Existe una importante diferencia en la respuesta dinámica del circuito a cambios en la tasa de alimentación del mineral y a cambios en la tasa de adición de agua. • Los cambios en el flujo de alimentación de mineral cambian progresivamente lento en el cual el estado final de equilibrio representa la respuesta óptima del producto. • Los cambios en la adición del agua al clasificador dan una respuesta máxima inmediata, la respuesta del producto del equilibrio es relativamente pequeña. Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

154

EFECTO FLUJO DE AGUA • Un aumento del flujo de adición de agua también da lugar a un aumento simultáneo: 1. En la carga circulante, y 2. El nivel de la cuba. • Por lo tanto, para mantener un control eficiente es necesario: 1. Usar una cuba de gran capacidad, y 2. Una bomba de velocidad variable.

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155

OBJETIVO DE CONTROL “4” • Si el requerimiento del sistema de control es: – Tamaño de producto constante a una tasa de alimentación constante. • Entonces la única variable que se puede manipular es el agua en el clasificador. • Por lo tanto, ante cambios de las características del mineral el circuito debe tolerar variaciones en: 1. La densidad del overflow ciclones. 2. Flujo volumétrico del overflow de los ciclones. 3. También pueden ocurrir grandes variaciones en la carga circulante. Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

156

OBJETIVO DE CONTROL “1” • En muchas aplicaciones, el objetivo del control es maximizar la tasa de procesamiento a un tamaño de partícula constante (1) • Se puede manipular: 1. El flujo de alimentación de mineral 2. Flujo de adición de agua al clasificador

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157

ESTABLECIMIENTO DE (1) • Se debe tener en cuenta el hecho de que el circuito tiene una capacidad limitada. • Se puede establecer (1) fijando un set – point de tamaño de partícula de producto a un correspondiente set – point de la carga circulante, a un valor justo bajo la restricción del tonelaje máximo. • La carga circulante es calculada tanto por valores medidos, mediciones directas o por infrarrojo.

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158

ESTRATEGIAS DE CONTROL (1) • Debido a que pueden variar independientemente: 1. El flujo de alimentación de mineral 2. El flujo de adición de agua al clasificador • Están disponibles dos estrategias de control. • El tamaño de producto del sistema está controlado por: 1. El flujo de alimentación de mineral y carga circulante mediante el flujo de adición de agua al clasificador. 2. El tamaño de producto del sistema está controlado por el flujo de alimentación de mineral. Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

159

ELECCION DE LA ESTRATEGIA DE CONTROL • La elección de la estrategia de control depende de cuál de los lazos de control se requiere que responda más rápidamente: 1. El lazo de control tamaño de partícula. 2. El lazo de control de carga circulante.

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160

VELOCIDAD DE RESPUESTA • Depende de muchos factores, tales como: 1. Habilidad de los circuitos de molienda y concentración para manejar las variaciones de flujo. 2. Sensibilidad de los procesos de concentración a las desviaciones del tamaño de partícula óptimo. 3. Retardos de tiempo dentro del circuito de molienda. 4. Número de etapas de molienda.

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161

LAZO SEGUN RESPUESTA • Si la respuesta del tamaño de partícula debe ser más rápido. – Este lazo (control de tamaño de partícula) es controlado por el agua al clasificador. • Si es más importante la rapidez de respuesta la tasa de procesamiento del molino. – El tamaño de producto está controlado por la tasa de alimentación de mineral.

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162

CONTROL TAMAÑO DE PRODUCTO MEDIANTE FLUJO DE ALIMENTACION DE MINERAL SP

SP Water

Mathematical model

SP F

C

C

C

D

PS PR Cyclone

F

To flotation (+) (-) Cone classifier

SP W

T Rod mill

Feed

C

Pebbles

Pebble mill

F Water Product form nº 1 grinding circuit

L

C

SP

P

C

T

Sump SP Variable speed pump

Circuito de Molienda Vihanti No. 2. F = Flujo; W = Pesometro T = tiristor (dispositivos de conmutación “como interruptores”); D =Densidad; PR = Presión; PS = Tamaño de partícula; P = Potencia; L = Nivel; SP = Set - point; C = Controlador Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

163

CONTROL CIRCUITO DE MOLIENDA VIHANTI • El control se concentra en mantener el tamaño de partícula constante: 1. Regulando la alimentación chancado al molino de barra, y

del

mineral

2. Estabilizando la densidad de la alimentación del ciclón, regulando la adición del agua a la cuba de bombeo al ciclón.

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164

ALIMENTACION AL “BARRAS” • La alimentación al molino de barras se mide con un pesador eléctrico de la correa. • Se mantiene constante mediante la regulación de la velocidad de la correa de alimentación. • Se acuerdo al set – point de la tasa de alimentación se controla la adición de agua al molino para mantener una densidad de pulpa constante.

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165

DESCARGA DEL “BARRAS” • La descarga del molino de barras se alimenta a una cuba donde se junta con la descarga del circuito de molienda Nº 1. • El nivel de la cuba es monitoreado mediante un transductor de presión. • El nivel de la cuba es controlado por una bomba de velocidad variable. • La densidad de la pulpa es estabilizada por adición de agua a la cuba.

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166

CLASIFICACION EN DOS ETAPAS • La pulpa es bombeada a un ciclón de 500 mm. • Se monitorea la velocidad de flujo y densidad en la línea de alimentación. • El underflow del hidrociclón es alimentado a un clasificador de cono Hukki de 1.6 m de diámetro. • El overflow de éste, conjuntamente con el overflow del ciclón proveen la alimentación a la planta de flotación. • El producto grueso del clasificador del cono se alimenta a un molino de pebbles, controlada según el consumo de energía. • Esta clasificación en dos etapas aumenta la agudeza de la separación.

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167

TAMAÑO OVERFLOW CICLON • El tamaño de partícula fue deducido originalmente desde los datos de la alimentación del ciclón por medio de un modelo matemático empírico. • Posteriormente se midió directamente por un sistema de Autometrics PSM-200. • El tamaño de partícula era controlado a 60 % - 75 μm.

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168

CONTROL TAMAÑO DE PRODUCTO MEDIANTE EL FLUJO DE ADICION DE AGUA AL CLASIFICADOR Water

Water

SP F

C

C

PS

F

C

Rod mill

Feed W T

SP Ball mill

C SP C

L

(+)

To flotation (-) Cyclone

Sump Pump

Circuito de la Concentradora de Zinc Amax Buick. F = Flujo; W = peso; T = tiristor; L = Nivel; PS = Tamaño de partícula SP = Set – point; C = Controlador Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

169

3. HIDROCICLON

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170

HIDROCICLON • Las fuerzas centrífugas clasifican los sólidos por tamaño (masa). • Las partículas de mayor masa cercanas a la pared exterior se reportan en el underflow. • Las partículas de menor masa más cercanas al centro se reportan en el overflow.

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171

OVERFLOW

VORTEX FINDER

FEED STREAM

PUMP

APEX ORIFICE

UNDERFLOW

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172

CLASIFICADOR ESPIRAL • Se tiene un clasificador de espiral combinando: 1. Un sedimentador gravitacional de sección rectangular. 2. Un transportador espiral inclinado para el sedimento.

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173

DISEÑO DE UN CLASIFICADOR ESPIRAL • Es simple y robusto con pocas partes móviles. • Una máquina confiable para clasificar en el rango de tamaños de 100 – 1000 μm.

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174

3. 2. 1.

1. 2. 3. 4. 5.

Sedimentation pool. Transportation spiral. Drive for Spiral. Overflow weir. Spiral lift mechanism.

5.

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4.

175

CARACTERISTICAS DE DISEÑO • Piezas de desgaste reemplazables. • Cojinete sumergido para el espiral. • Tanques opcionales y vertederos ajustables para una flexibilidad completa en área de la piscina y punto de corte de clasificación (cp).

Adjustable weir Straight

Modified

Full flare

Cp 1000-200 mm

Cp 400-100 mm

Cp 200 - 75 mm

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176

APLICACIONES • Circuito de molienda cerrado (como clasificador primario con ciclonaje como secundario) • Desaguado • Recuperación de Arenas • Deslamado • Densificación de medios pesados

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177

CLASIFICADOR CON DOBLE PITCH CANTIDAD DE ESPIRALES POR ENSAMBLE

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178

BALANCE DE MASA MTPH %solids %solids by by solids weight volume

MTPH m3/h water slurry 100

40

150

178.6

16

+ - 80

30

18.5

6.1

70

80

17.5

37.5

132.5 141.1 Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

53.3

179

ZONAS DE TRABAJO DE UN CLASIFICADOR MECANICO Pulpa (del molino) Agua Zona D Arena Rebalse Zona C

Zona A Zona B

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180

ZONA “A” • Ubicada en el fondo del estanque. • Es una capa estacionaria de partículas de grano grueso por debajo de los rastrillos o la espiral. • Actúa como una capa protectora, ya que absorbe las fuerzas abrasivas durante el transporte.

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181

ZONA “B” • Partículas de grano grueso que han sedimentado y serán transportadas.

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182

ZONA “C” • Suspensión de partículas en agua • Zona de asentamiento retardado • Zona de alta densidad y turbulencia

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183

ZONA “D” • Corriente horizontal de pulpa desde el punto de alimentación hasta el rebalse (overflow).

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184

VARIABLES DE OPERACION Y DE DISEÑO 1.

Pendiente del tanque

2.

Altura del rebalse

3.

Velocidad

4.

% sólidos del overflow

5.

Caudal de pulpa en la alimentación

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185

PENDIENTE DEL TANQUE • Variable de diseño: – Determina el área de la zona de sedimentación. – Por tanto, también determina el tamaño de partículas que van hacia el overflow.

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186

ALTURA DEL REBALSE • Variable de operación: – Permite regular sedimentación.

el

área

de

la

zona

de

– Un aumento de la altura, produce un aumento del área de la piscina y una disminución del tamaño máximo de partícula en el overflow.

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187

VELOCIDAD • Variable de diseño: – Es importante desde el punto de vista de agitación del baño, y – Su efecto es en el tamaño de separación.

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188

% SOLIDOS DEL OVERFLOW • Variable de operación: – Factor importante porque determina el tamaño de separación del clasificador y está en función de la cantidad de agua que se añade al circuito. – Una disminución del % sólidos en el overflow disminuye el tamaño de separación. * Esto ocurre hasta un valor denominado dilución crítica (10% sólidos) bajo este valor el tamaño de separación aumenta.

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189

CAUDAL DE PULPA EN LA ALIMENTACION • Variable de operación: – Un aumento del caudal aumenta la velocidad de la corriente horizontal. – Por tanto, también separación.

aumenta

el

Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

tamaño

de

190

ENRIQUECIMIENTO - SEPARACION • La mayoría de los minerales de valor son valorados por su pureza. • Después de la liberación por reducción y control del tamaño, los minerales están libres para ser separados. • Dependiendo de las propiedades de los minerales individuales pueden recuperarse por diferentes métodos de separación.

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191

METODOS DE SEPARACION

Gravimetric

Flotation

Magnetic

N

Leaching

S H2SO4

Gravity

Air

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192

BALANCE DE MATERIA •

Los procesos metalúrgicos involucran interacciones entre dos o más materiales que pueden estar sujetos a un análisis de balance de materia.

•

Cuando se realiza un balance a un proceso, existen dos situaciones diferentes con respecto a la etapa en que se encuentra el proceso: 1. Balance en etapa de diseño. 2. Balance en etapa de operación.

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193

ETAPA DE DISEÑO • Se estima la eficiencia, disminuyendo las pérdidas que son frecuentemente ignoradas o no anticipadas. • Se lleva a cabo un exacto balance de materiales. • Se usa en las empresas consultoras de ingeniería para: – El diseño de procesos. – Evaluación económica de procesos propuestos o existentes. – Control y optimización de procesos.

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194

ETAPA DE OPERACION • Involucra las decisiones que deben tomar los ingenieros de planta para efectos de: – Control de procesos, o – Evaluación de la ejecución de la operación en cada momento o a diario. • Determinando balances reales mediante muestreos y mediciones en varios puntos de entradas y salidas del proceso.

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195

BALANCE CUADRADO • En un proceso existen uno o más puntos en que resulta imposible o antieconómico reunir datos debido a la escasez de medios de medida y a las dificultades que se presentan para realizarlas. • Por esta razón, los balances en etapa de operación nunca cuadran.

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196

UTILIDAD BALANCE • Es necesario estimar las cantidades y composiciones de varios flujos del proceso usando los datos disponibles que sean suficientes. • Luego, mediante un balance de materia del proceso, obtener la información que sea necesaria de las cantidades y composición inaccesibles.

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197

AJUSTE DE BALANCE DE MASA METODO DE LAGRANGE • Dado un sistema de flujos (circuito), en los que debería cumplirse la ley de conservación de masa y no se cumple, encontrar un nuevo conjunto de datos que cumpla dicha ley.

f1 f2

f3

f1 - f 2 - f3 ≠ 0 F1 - F2 - F3 = 0

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198

METODOLOGIA • Las variables ajustadas se parezcan lo más posible, uno a uno, a las variables originales o medidas. • La diferencia entre los valores medidos y ajustados esté dentro de un rango esperado de dispersión de los valores medidos. • Las relaciones de balance de masa se cumplan exactamente.

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199

EJEMPLO • Dado un sistema de la figura, en que la suma de las entradas no es igual a la suma de las salidas, encontrar los flujos que cumplen esa condición.

F1

f1

F2

f2

F3

f3

f1 - f 2 - f3 ≠ 0

F1 - F2 - F3 = 0

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200

PLANTEAMIENTO MATEMATICO • Función objetivo modificada: m

n

m

j =1

i =1

ψ ( F1 , F2 ,..., λ1,′ λ2′ ,..., λn′ ) = ∑Wi ( fi − Fi ) + ∑ λ ′j ∑ K ji Fi 2

i =1

• Solución: se deriva parcialmente respecto de las variables

∂ψ =0 ∂Fi

∂ψ =0 ∂λ ′j

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201

EJEMPLO: AJUSTAR LOS FLUJOS

f1 = 80 f 2 = 32

f3 = 50

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202

EJEMPLO SEPARACION MAGNETICA • Un mineral que contiene magnetita (Fe3O4) y sílice (SiO2) es separado mediante un separador magnético en dos flujos; – Uno rico en magnetita (Fe3O4), y – Uno pobre en Fe3O4 • ¿Cuántos escribir?

balances

independientes

Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

se

pueden

203

ESQUEMA DE UNA CONCENTRACION EN UN SEPARADOR MAGNETICO

flujo de alimentación (1) 30% magnetita 70% sílice

SEPARADOR MAGNETICO

flujo bajo (3) en magnetita Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

flujo rico (2) magnetita

204

SOLUCION

• • • • •

Existen 3 elementos presentes, Fe, Si, y O Estos no son independientes Magnetita tiene un 72.41% de Fe y 27.59% de O Sílice tiene un 46.67% de Si y 53.33% de O En otras palabras, en este sistema existen solo dos balances elementales independientes, balance de Fe y Si • Conociéndolos, está explícitamente determinado el O

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205

BALANCE GLOBAL • Alternativamente se puede hacer un balance de Fe3O4 y SiO2 donde esta implícito el oxígeno. • Adicionalmente, puede escribirse el balance total Flujo 1 = Flujo 2 + Flujo 3

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206

BALANCE EN ETAPA DE DISEÑO • No se dispone del análisis de flujo de productos. • Si se “estima” una eficiencia de separación proyectada. • Por ejemplo, un 90% del Fe3O4 que ingresa sale en el flujo de producto (2). • Si el análisis del flujo de alimentación, es conocido, un 30% Fe3O4 • La velocidad del flujo másico de este flujo es “conocida”, por ejemplo 1000 kg/h (BC)

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207

REPRESENTACION • Los datos disponibles se pueden representar como sigue flujos Información 1 2 3 velocidad de flujo másico x velocidad de flujo másico Fe3O4 x x x velocidad de flujo másico SiO2 x

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208

BALANCE “SIN SOLUCION” • Balance total:

m2 + m3

= 1000

• Balance del Fe3O4: [0.9⋅0.3⋅1000]2+[0.1⋅0.3⋅1000]3=[0.3⋅1000]1 270 + 30 = 300 • y • o

m2 = 270 + mSiO2 en (2) m3 = 30 + mSiO2 en (3)

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209

BALANCE ETAPA DE OPERACION • Supóngase ahora, que el proceso está en operación y se evalúa su eficiencia de operación, esto es, su eficiencia de separación. • Si el análisis del: – Flujo 2 es 3% de Fe3O4 y 97% de SiO2 – Flujo 3 es 80% Fe3O4 y 20% SiO2 • Resolviendo el balance de Fe3O4 para m2 = f(m3) y sustituyendo esto en el balance de SiO2 resulta:

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210

EFICIENCIA • Total • Fe3O4 • SiO2

: : :

1000 = 1 ⋅ m2 + 1 ⋅ m3 0.3⋅1000 = 0.8⋅m2 + 0.03⋅m3 0.7⋅1000 = 0.2⋅m2 + 0.97⋅m3

• m3 = 649.35 kg • m2 = 350.65 kg • y la eficiencia es 280/300 = 0.935

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211

CONCLUSIONES 1.

Debe haber suficiente información para escribir el balance de los componentes o el balance de masa total.

2.

La información situación.

3.

La solución de ecuaciones simultáneas se puede obtener por diferentes técnicas.

disponible

depende

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de

cada

212

MANEJO DE MATERIALES • Sin un apropiado ajuste de manejo de material el sistema de procesamiento no tendrá un buen desempeño. • Diferentes etapas del proceso pueden estar en varias ubicaciones, pudiendo tener variadas condiciones de alimentación, ser de diferentes ciclos de transporte, etc.

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213

MANEJO DE MATERIALES SECOS Se basan en las operaciones de: 1. Carguío 2. Descarga 3. Transporte 4. Almacenamiento 5. Alimentación

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214

MANEJO DE MATERIALES SECOS

Unload

port s n a r T

Store

rt o p s n a Tr

op Feed

etc.

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Store

op

Feed

215

MANEJO DE MATERIALES HUMEDOS Llamado manejo de pulpas, está basado en las operaciones de: 1. 2. 3.

Transporte de pulpas (bombas de pulpa) Alimentación (bombas de pulpas) Almacenamiento (agitadores de pulpa)

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216

Tr a

ns p

or t

MANEJO DE MATERIALES HUMEDOS

Store ed e F

op

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op

Etc.

217

Fusión

Acopio de Mineral chancado

Dosificado con silice

Envio a Botadero

Secado Planta de Acido

Limpieza de Escoria

Refinación a fuego

Conversión

Moldeo de Anodos Electro refinación

Cátodos de cobre Anodos de Cobre Oro y plata Planta de tratamiento

Planta de Tratamiento de Minerales Sulfurados de cobre, etapa de Fusión. División CODELCO Salvador. Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

218

4. CONCENTRACION DE MINERALES CONTROL DE PLANTAS DE FLOTACION

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219

GENERALIDADES • El control automático se está utilizando cada vez más • Las estrategias de control son casi tan numerosas como el número de las plantas implicadas • La clave de un control eficiente está en un análisis químico en línea, que produce el análisis en tiempo real de la composición del metal en los flujos del proceso

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220

SCD Y PLC • Las estrategias de control están implementadas en: 1. Los sistemas de control distribuidos DCS, o 2. En los controladores lógicos programables (PLC) • Hay muchos proveedores que suministran soluciones

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221

ESTADO DEL ARTE • Existen muchos reportes de aplicaciones exitosas • Sin embargo, pocas plantas pueden decir que son completamente automáticas en el sentido de: – Una operación desatendida por períodos sobre – extendidos

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222

ATENCION A LA OPERACION • Debe atenderse la operación a pesar de: – La disponibilidad de una gran instrumentación – Amplio rango de algoritmos del control, y – Gran alcance computacional

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223

POR QUE SE ATIENDE LA OPERACION •

McKee (1991) estima algunas razones

•

Problemas principales han consistido en: 1. Primero estabilizar con éxito un proceso complejo, y…..

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224

POR QUE SE ATIENDE LA OPERACION 2. Desarrollar modelos de proceso los cuales definen los set – points y límites para acomodarse a: •

Cambios en el tipo de mineral

•

Mineralogía

•

Textura

•

Composición química del agua de la mina

•

Contaminación de la alimentación

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225

EFECTO MANTENCION INSTRUMENTACION • Los sistemas de control también han fracasado debido al mantenimiento inadecuado de la instrumentación • Por ejemplo: – Es esencial que las probetas de pH se mantengan limpias – Que toda la instrumentación en línea sea mantenida y calibrada regularmente

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226

EFECTO EXPERIENCIA • La implementación de las estrategias del control en la etapa del diseño de planta raramente ha sido exitosa • Las variables de control más significativas a menudo no se identifican hasta que se ha ganado la experiencia en planta • Solo entonces pueden intentarse con éxito las estrategias de control basadas en estas variables, y con objetivos específicos

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227

EFECTO ENTRENAMIENTO • Otra limitación es el entrenamiento de la operación de la planta y del personal metalúrgico en los principios y aplicación del control. • La escasez de ingenieros de control necesarios para mantener corriendo los sistemas de control.

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228

EFECTO “OPERADOR” • Los sistemas más exitosos han sido aquellos que permiten que el operador de la sala de control interactúe con el sistema de control de la planta cuando sea necesario ajustar los set – points y límites • A este respecto hay dudas si en el corto plazo el control automático puede alcanzar una eficiencia metalúrgica mejor que la experiencia de los operadores

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229

VENTAJA SCD • Sin embargo, su gran ventaja es que el SCD es constantemente vigilante • No es afectado por los cambios de turno, choca, y otras interrupciones que afectan al operador humano

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230

SUB SISTEMAS DEL CONTROL • Un sistema de control de flotación consiste de varios subsistemas • Algunos de los subsistemas pueden ser controlados manualmente • Otros subsistemas pueden tener lazos de control computacionales • Todos los subsistemas contribuyen al objetivo de control global

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231

EFICIENCIA METALURGICA • El objetivo del SCD debería ser mejorar la eficiencia metalúrgica a pesar de las perturbaciones al circuito, esto es: – Producir la mejor curva posible Ley – Recuperación – Estabilizar el proceso a una ley de concentrado que produzca el retorno más económico del procesamiento • Hasta ahora esto no ha sido alcanzado “solo” por el control automático Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

232

OBJETIVO DEL CONTROL DE LA FLOTACION

Recovery

Optimum operating condition

Control objective

Concentrate grade Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

233

EFECTO CIRCUITO DE MOLIENDA (1) • Las perturbaciones causadas por del circuito de molienda son: 1. Tasa de alimentación 2. Densidad de la pulpa 3. Distribución de tamaño de partícula

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234

EFECTO CIRCUITO DE MOLIENDA (2) •

Si el control del circuito de molienda es eficiente las perturbaciones de la Molienda son mínimas

•

Así, la función primaria del control de flotación es: –

Compensar las variaciones en: 1. Mineralogía 2. Flotabilidad

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235

COMPENSAR LAS VARIACIONES •

Las variables que se manipulan (Manual y/o Automático) son: 1. Los flujos másicos 2. Tasas de adición de reactivos y aire 3. Niveles de la pulpa y de la espuma 4. pHCargas circulantes por el control del divisor (split) de la celda en los bancos seleccionados

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236

ESTRATEGIA (1): ESTABLECIMIENTO PRECIO •

La mejor práctica involucra: –

Conseguir los objetivos de control básico previamente establecidos, tales como: 1. El control que estabiliza los niveles de pulpa y cubas 2. Flujo de aireFlujos de reactivos

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237

ESTRATEGIA (2): ESTABLECIMIENTO AVANZADO • Una vez alcanzado el establecimiento previo • Se puede procurar un control de estabilización más avanzado, por ejemplo: 1. pH 2. Control de la razón de reactivo (basado en flujos de entrada y análisis de planta) 3. Flujo de pulpa 4. Carga circulante 5. Ley del concentrado 6. Recuperación

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238

ESTRATEGIA (3): CONTROL OPTIMO •

Una vez alcanzado el establecimiento avanzado

•

Se puede desarrollar un verdadero control óptimo, por ejemplo: –

La recuperación máxima a una ley dada

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239

OPERACION ESTABLE • Generalmente no es posible el control óptimo a un nivel más alto hasta que se haya alcanzado una operación estable

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240

CONTROL NIVEL DE PULPA • La variable clave (muy importante) del control es nivel de pulpa en la celda • Un nivel constante de la pulpa asegura un funcionamiento de la flotación: 1. Estable 2. Eficiente • El nivel de la pulpa se puede medir por diferentes medios

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241

MEDIOS DE MEDIR NIVEL 1. Dispositivos Ultrasónicos 2. Flotadores 3. Sensores de Conductividad 4. Celdas de Presión

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242

DISPOSITIVOS ULTRASONICOS • Miden el tiempo que las ondas acústicas toman para alcanzar: – El nivel de la pulpa. – Un "flotador" que descansa en la interface espuma/pulpa

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243

FLOTADORES • Los flotadores también se pueden conectar con dispositivos sensores que miden: – Cuanto se mueve el flotador mientras cambia el nivel de la pulpa, a través de 1. Un sensor de movimiento vertical, o 2. De una palanca o barra horizontal

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244

SENSORES DE CONDUCTIVIDAD • Para determinar el nivel de pulpa los sensores de conductividad • Registran la diferencia entre: – La conductividad eléctrica de la espuma y – La conductividad eléctrica de la pulpa

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245

CELDAS DE PRESION • Las celdas de diferencia de presión están sumergidas en el tanque de flotación • Miden la presión ejercida sobre ellas por el líquido superior

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246

CONTROL DEL NIVEL DE LA PULPA • El control del nivel de la pulpa es efectuado por válvulas dardo o válvulas pinch • En plantas de flotación más antiguas también se utilizan vertederos movibles • En general cada banco de celdas tendrá un transductor de la detección del nivel • Entonces el nivel es controlado por un simple el lazo de retro alimentación PI

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247

LAZO DE RETROALIMENTACION •

El lazo de retro alimentación PI

•

Ajusta la válvula de salida del relave del banco basado en un set – point incorporado por: 1. El operador. 2. Determinado por una estrategia de control de alto nivel.

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248

ESTRATEGIA DE CONTROL DE ALTO NIVEL • Responde a los cambios en: – – – –

La ley Recuperación Condición de la espuma, u Otros criterios

• A menudo se requiere feed – forward conjuntamente con el control de feed – back para evitar interacciones perjudiciales entre diversos bancos de flotación

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249

FEED – FORWARD Y FEED - BACK • El término Feed – forward describe un tipo de sistema que reacciona a los cambios en su entorno normalmente para mantener algún estado concreto del sistema • La retro alimentación es un proceso por el que una cierta proporción de la señal de salida de un sistema se redirige de nuevo a la entrada.

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250

CONTROL FEED - FORWARD •

El control Feed – Forward se basa en: 1. Mediciones del flujo de alimentación 2. Consecuencia del flujo de alimentación

•

Por ejemplo de una bomba de velocidad variable o de controladores de nivel precedentes

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251

CONTROL DE NIVEL COMPLEJO •

Posee capacidades adicionales tales como un algoritmo para calcular set – points de •

Nivel óptimo y/o las tasas de aireación que apunten a optimizar dentro del circuito de la flotación: • • •

Los tiempos de residencia Los golpes de carga, y Las cargas circulantes

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252

CONTROL DEL pH DE LA PULPA • El control del pH de la pulpa es un requerimiento muy importante en muchos circuitos de la flotación selectiva • El lazo de control frecuentemente es independiente de los otros • En algunos casos el set – point se varía según cambios en las características de la flotación

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253

RETARDO EN EL LAZO DE CONTROL • Para el control automático de la cal o del ácido es importante que el retardo en el lazo de control sea minimizado • La adición del reactivo sea tan cerca como sea posible al punto de medida del pH • La cal frecuentemente se agrega a los molinos de molienda para: – Minimizar la corrosión, y – Precipitar los iones de metales pesados de la solución

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254

CONTROL DE pH EN UN CIRCUITO DE FLOTACION Feedrate

RC

Ratio

Lime

RC

pH

WT Feed

Grinding mill pH

Flotation cell

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pH Setpoint

255

DESCRIPCION DEL CIRCUITO • La adición de cal es controlada por la razón del flujo másico al molino • La razón del set – point es ajustado por un regulador de pH • El regulador mide el pH al inicio del proceso de flotación con un set – point del pH determinado por el operador • Los retardos se satisfacen con el mezclado en el molino

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256

CONTROL DE LA TASA DE ADICION DEL COLECTOR • A veces se realiza por la razón de control feed – forward • El control se basa en una respuesta lineal a los análisis o tonelaje del metal valioso en la alimentación a la flotación

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257

DOSIFICACION DEL COLECTOR • Un aumento en la dosificación del colector aumenta la recuperación mineral hasta que se alcanza una meseta • Más allá de la meseta la adición adicional puede o no tener ningún efecto práctico, o puede ocurrir una reducción leve en la recuperación • El operador puede intervenir para cambiar la razón de set –point o bias para responder a las condiciones cambiantes de la alimentación

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258

BIAS (FINCH Y DOBBY 1990) • Flujo Neto descendente de agua a través de la espuma • Diferencia neta de flujo de agua entre el relave y la alimentación (calculo de balance de masa alrededor de la zona de colección) • Cuantitativamente el bias se puede interpretar como la fracción de agua de lavado realmente usada para la limpieza de la espuma

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259

EFECTP DE LA ADICION DE COLECTOR

Recovery (%)

Valuable mineral

Gangue

Collector addition

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260

OBJETIVO CONTROL COLECTOR • El objetivo del control del colector es: – Mantener la tasa de adición en el borde de la meseta • La dificultad está en identificar el punto óptimo • Especialmente cuando cambia la respuesta debido a: – Los cambios en el tipo mineral, o – Por la interacción con otros reactivos

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261

TIPO DE CONTROL • Debido a los cambios en el tipo mineral o por la interacción con otros reactivos. • En el largo plazo rara vez ha tenido éxito el lazo de control automático feed forward. • El control semi – automático es mas exitoso.

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262

CONTROL SEMI - AUTOMATICO • El operador ajusta el set – point para acomodarse a los cambios en el tipo del mineral, y • El operador ajusta los controles computacionales de adición de reactivo en un estrecho límite de la ley de alimentación

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263

ESTRATEGIA DE CONTROL EN MATTAGAMI LAKE MINES, CANADA • Control feed – forward del activador sulfato de cobre y xantato para la rougher del zinc. • Los reactivos se varían en proporción con los cambios en la ley de alimentación según un simple algoritmo Flujo Reactivo = A+(B×% Zn alimentación). • A y B varían para diversos reactivos. • El operador puede cambiar la cantidad base A cuando se encuentra con otros tipos de mineral.

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264

LOGICA DEL SISTEMA DE CONTROL Determine % zinc in feed

Decrease

Reduce reagent addition

Change >2% Yes

Change from previous value?

Increase

Increase reagent addition

No

No

Control complete

No

Change >2 %

Change feeder

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Yes

265

ESTABILIZACION • El control de la razón feed – forward puede proveer un grado de estabilidad. • Estabilización puede ser más efectiva usando datos feed – back.

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266

LAZOS FEED - BACK • El retardo experimentado por la distancia - velocidad con los lazos feed – back que utilizan análisis de relaves se puede superar en un cierto grado usando el hecho de que: – El circuito comienza a responder a los cambios en características de la flotación inmediatamente una vez que entra el mineral en los bancos. • Esto se puede detectar por mediciones en las celdas primarias.

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267

CONTROL DE LA LEY DEL CONCENTRADO ROUGHER • Por ejemplo, una estrategia útil es: – El control de la ley del concentrado rougher • La ley de concentrado rougher influencia fuertemente ley del concentrado cleaner final.

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268

CONTROL ESPUMANTE • La cantidad de espumante agregada al sistema de flotación es una variable importante • En muchos casos el control automático ha fracasado • La naturaleza de la espuma depende de: – Cambios muy menores en la adición del espumante, y – Factores intangibles tales como contaminación de la alimentación, química del agua de la mina, etc.

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269

¿CONTROL MANUAL ESPUMANTE? • A bajas tasas de adición, la espuma es inestable y baja recuperación de minerales. • A altas tasas de adición aumenta la tasa de flotación, aumentando el peso, y reduciendo la ley del concentrado producido. • Lo usual es: – Ajustar el set –point del espumante manualmente, o – La razón de espumante a la tasa de alimentación de sólidos y agua (menos común).

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270

LEY vs FLUJO CONCENTRADO • En algunos sistemas la velocidad de flujo de concentrado se ha controlado regulando la adición de espumante. • La ley no es sensible a cambios en la adición de espumante. • Pero puede haber una buena relación entre la ley y la velocidad de flujo.

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271

CONTROL EN CASCADA • En control en cascada: –

La ley de concentrado controla el set – point del flujo de concentrado

–

A su vez el flujo de concentrado controla el set – point de la adición de espumante

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272

CONTROL EN CASCADA DE LA ADICION DE ESPUMANTE Feed

Flotation cells

Tails

Con.

FT A

FT

C

Frother dosage set-point

C

Flowrate Set-point

Frother

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C

Assay setpoint

273

AIRE INSUFLADO Y PROFUNDIDAD DE LA ESPUMA • El aire insuflado al proceso y la profundidad de la espuma son parámetros • Al igual que la adición de espumante • Afecta la recuperación de minerales en el concentrado, y • Se puede usar para controlar: 1. La ley de concentrado 2. Ley de los relaves, o 3. Flujo másico de concentrado

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274

DESVENTAJAS • La aireación y profundidad de la espuma a menudo son utilizadas como variables de control principal • Sin embargo, afectan las subsiguientes operaciones de limpieza – Por ejemplo espuma residual traída desde el rougher

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275

AIREACION O PROFUNDIDAD DE LA ESPUMA • La flotación generalmente responde más rápidamente a los cambios en la aireación que a los cambios en la profundidad de la espuma. • La aireación es frecuentemente una variable de control más efectiva. – Especialmente donde se tiene que controlar la carga circulante.

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276

ADICION DE ESPUMANTE, AIREACION Y PROFUNDIDAD DE LA ESPUMA • Existe obviamente una interacción entre la adición de espumante, aireación y profundidad de la espuma. • Se utiliza un lazo de control computacional necesario para controlar estas variables. • Solo se hacen cambios menores.

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277

MANIPULACION DE VARIABLES • Los cambios menores se pueden hacer: – Manipulando solamente una de estas variables. – Manteniendo las otras constantes en los niveles óptimos predeterminados. • Esto se hace a menos que las condiciones se desvíen fuera de los límites aceptables. • Los limites pueden variar con el tipo del mineral.

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278

¿CUAL MANIPULAR? • La aireación tiene prioridad • Es el "reactivo más barato" • No deja ninguna concentración residual si se usa en exceso • Sin embargo: – Si la tasa de aireación alcanza cierto límite superior – Se debe aumentar la tasa del espumante

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279

PROFUNDIDAD DE LA ESPUMA • La importancia de la profundidad de la espuma es principalmente debida al efecto que tiene el contenido de ganga del concentrado • La ganga libre se puede ir por el concentrado principalmente por arrastre mecánico • En una capa de espuma más profunda ocurre más drenaje de la ganga dentro de la celda

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280

CONTROL LEY DEL CONCENTRADO • Comúnmente la profundidad de la espuma se utiliza para controlar la ley del concentrado. • Un aumento de la profundidad de la espuma: – Aumenta la ley del Concentrado. – A menudo disminuye levemente la recuperación.

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281

PROFUNDIDAD DE LA ESPUMA • Frecuentemente la profundidad de la espuma se considera como: – La diferencia entre el nivel de la pulpa y el nivel del labio de rebalse de la celda de flotación. • La profundidad se controla cambiando el nivel de la pulpa por métodos de medición y control.

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282

CONTROL EN CASCADA • En control en cascada: 1.

La aireación o el espumante controla el set – point del nivel de espuma

2.

Los controladores de set – point aireación o espumante mantienen la profundidad requerida

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283

PROBLEMAS DE MEDICION • La especificación de la profundidad real de la espuma requiere: – Conocer el nivel de la columna de la espuma en la superficie • Este nivel puede no coincidir con la altura del labio del rebalse de la celda

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284

DISPOSITIVO DE MEDICION • Detecta el nivel de espuma en la superficie Monitor

Sensor

Controller

Electrodes

Froth Pulp

Clarkson feeder (frother)

FROTH MEASURING DEVICE

• Este nivel controla el set – point para la dosificación del espumante Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

285

FUNCIONAMIENTO • El sensor consiste en un sistema de electrodos del acero inoxidable conectados a un circuito electrónico el cual detecta el contacto con la espuma. • De 7 electrodos, 1 esta siempre pulpa.

sumergido en la

• Así mide la profundidad aunque se desgaten los electrodos.

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286

OBJETIVO DE CONTROL AUMENTAR LA EFICIENCIA ECONOMICA • El control implica ajustar periódicamente los set – points de las variables controladas. • Se ajusta de acuerdo a una estrategia experimental de diseño definida tal como una búsqueda factorial o simplex. • El efecto sobre la eficiencia económica se calcula y retro–alimenta al sistema operativo. • Los set – points cambian levemente en la dirección del óptimo. • El proceso se repite hasta que se encuentra un óptimo.

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287

CONTROL ADOPTIVO SISTEMAS EXPERTOS Y REDES NEURONALES • Cubillos y Lima (1997) los han aplicado a la flotación con variados grados de éxito. • La textura, velocidad, y color de las espumas de flotación: 1. Son diagnósticos de las condiciones de flotación. 2. Se usan como herramientas del operador para ajustar el set – point, en particular la tasa de suministro de aire.

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288

INSTRUMENTACION • Un sistema de control comprensivo para una planta de flotación requiere de una instrumentación extensiva. • Involucra un considerable gasto de capital.

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289

REQUERIMIENTO DE INSTRUMENTACION • Simple sistema feed – forward que asiste el control de un banco rougher de sulfuros C – controller FT – flow transmitter DT – density transmitter A – metal content Air

C Frother

FT FT

C

C Collector Feed

Reagent set-points

FT FT

DT

A

Roughers

Calculate mass flowrates of ore and metal. Calculate reagent set-points Calculate mass flowrate Calculate predicated concentrate mass flowrate Calculate aeration set-point

Supervisory computer

Tailings

FT DT

Concentrate Aeration set-point

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290

INSTRUMENTACION CONTROL CIRCUITO FLOTACION CU MOUNT ISA QUEENSLAND FROTHER

XANTHATE LT – FT – DT – LC – X–

AIR

X FT

FT

DT

RGHR 1-4

WATER GRINDING

X SCANVENGER Local LC AIR

LC

FT DT

AIR AIR LT FT DT

AIR XANTHATE

RECL’R X

RETREAT

X

FT DT

WATER X

FT

X

ROUGHER 5-12 X

FLOW CONTROL VALVE LEVEL TRANSMITTER FLOW TRANSMITTER DENSITY TRANSMITTER LEVEL CONTROLLER X-RAY FLUORESCENT ON STREAM ANALYSER

FT DT

FT

DT

CLEANER X

LT

REGRIND

FT FT

DT

X

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X

291

PERFORMANCE EN MOUNT ISA • En este circuito se han intentado varios lazos de control en cascada. • No han tenido éxito en el largo plazo. • Debido a cambios en las condiciones de alimentación. • Los set–points dentro de los lazos son principalmente controlados por los operadores.

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292

VENTAJAS DE LA INSTRUMENTACION • Potencialidades económicamente beneficios metalúrgicos.

significativas

y

• Las plantas que han instalado instrumentación para propósitos de control manual o automático reportan: – Mejor recuperación del metal variando de 0.5 a 3 %, algunas veces con un aumento en la ley de concentrado. – Reducción del consumo de reactivos entre 10 y 20%

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293

5. SEPARACION SOLIDO - LIQUIDO SEDIMENTADORES GRAVITACIONALES, FILTROS DE PRESION Y FILTROS DE VACIO

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294

SEDIMENTACION GRAVITACIONAL ESPESAMIENTO •

Sedimentación gravitacional o espesamiento.

•

Es la técnica de separación sólido-líquido más ampliamente usada en el procesamiento de minerales.

•

Es un proceso relativamente barato.

•

De alta capacidad.

•

Involucra fuerzas de cizalle muy bajas, lo que proporciona buenas condiciones para la floculación de partículas finas.

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295

ESPESADOR

•

El espesador se utiliza para aumentar la concentración de la suspensión por sedimentación.

•

Acompañada por la formación de un líquido claro.

•

En la mayoría de los casos la concentración de la suspensión es alta y ocurre la sedimentación obstaculizada.

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296

CARACTERISTICAS GENERALES

•

Los espesadores pueden ser discontinuos o unidades continuas.

•

Consisten en tanques relativamente bajos desde los cuales el líquido claro se saca por la parte superior.

•

La suspensión espesada por el fondo.

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297

CLARIFICADOR

•

El clarificador es similar en diseño.

•

Es menos robusto.

•

Maneja suspensiones de un contenido sólido mucho menor que el espesador.

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298

ESPESADOR CONTINUO

•

El espesador continuo consiste en un tanque cilíndrico

•

Diámetro desde 2 a 200 m

•

Profundidad de 1 – 7 m

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299

FEED - WELL •

La pulpa se alimenta en el centro vía un Feed – Well ubicado hasta 1 m debajo de la superficie, para causar la menor perturbación como sea posible. Feed

Clarifying

Overflow zone id pa Liqu

th

Solids path Thickening

zone Rake

Thickened liquid outlet

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300

DESCARGAS •

El líquido clarificado desborda en una canaleta periférica.

•

Los sólidos que sedimentan sobre el fondo entero del tanque se descargan como pulpa espesada desde una salida central.

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301

PRINCIPIO BASICO

Overflow

Feed

Free setting Hindered setting

Underflow

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302

SEDIMENTACION OBSTACULIZADA

HEIGHT

TIME

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303

BRAZOS •

Dentro del tanque hay uno o más brazos rotatorios radiales.

•

En cada uno de los brazos están suspendidas una serie de cuchillas.

•

Están conformadas para rastrillar los sólidos hacia la salida central.

•

Los brazos se levantan automáticamente si el torque (esfuerzo de torsión) excede un cierto valor, previniendo así el daño debido a sobrecarga.

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304

ROL CUCHILLAS

•

Además de rastrillar los sólidos hacia la salida central.

•

Las cuchillas también asisten a la compactación de las partículas sedimentadas.

•

Producen un underflow más espeso que el que puede ser alcanzado por simple sedimentación.

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305

“RUTA” DE LOS SOLIDOS

•

Los sólidos en el espesador se mueven continuamente hacia abajo.

•

Una vez abajo se mueven hacia adentro hacia la salida del underflow espesado.

•

El líquido se mueve hacia arriba y radialmente hacia fuera.

•

En general, en el espesador no hay región de composición constante.

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306

CARACTERISTICAS CONSTRUCCION

•

Los espesadores de tanques se construyen de: • • •

•

Acero Concreto, o Una combinación de ambos

El acero que es el más económico con tamaños menores 25 m de diámetro

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307

FONDO

•

El fondo del tanque es a menudo plano.

•

Mientras que los brazos del mecanismo se inclinan hacia la descarga central.

•

Con este diseño, los sólidos sedimentados deben "encamarse" formando un falso piso inclinado.

•

Debido a su alto costo, los pisos de acero raramente se inclinan para conformarse con los brazos.

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308

¿CUANDO SON DE CONCRETO?

•

Las bases y lados de concreto son más comunes en los tanques de gran – tamaño.

•

En muchos casos los sólidos sedimentados, debido al tamaño de partícula, tienden a caer y no formarán un doble fondo.

•

En estos casos el piso debería ser de concreto y la descarga emparejar la pendiente de los brazos.

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309

ACERO, CONCRETO Y ¿TIERRA?

•

Los tanques también se pueden construir con pisos de concretos inclinado y los lados de acero.

•

Están en uso los espesadores con fondo de tierra, que se consideran generalmente como la solución de más bajo costo para la construcción del fondo del espesador.

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310

ESPESADORES DE PUENTE O DE VIGA • •

•

El método de apoyo del mecanismo depende sobre todo del diámetro del tanque. En espesadores relativamente pequeños, de diámetro menor que 45 m. • La cabeza de impulsión (motriz) se apoya en una superestructura que atraviesa el tanque (PUENTE o VIGA), con los brazos unidos al eje impulsor. El underflow es removido por el apex de un cono en el centro del fondo inclinado.

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311

ESPESADOR CON MECANISMO SOPORTADO POR UNA SUPER ESTRUCTURA Blades

Torque indicator, Overload alarm, Motor cutout

Short arms (optional) Mechanism support

Gear motor Drive unit Long arms

Lifting device Overflow weir

Feed launder

Feed well Arm

Vertical shaft

Blades Discharge cone

Cone scraper

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312

ESPESADORES GRANDES (180 Md)

•

El mecanismo de arrastre se apoya en una columna estacionaria central de acero o concreto.

•

Los brazos de las rastras se unen a una jaula de impulsión, rodeando la columna central que está conectada con el mecanismo de arrastre.

•

Los sólidos espesados se descargan a través de un foso anular que circunvala la columna central.

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313

ESPESADOR CON UNA COLUMNA SOPORTADA POR UNA COLUMNA CENTRAL Innier blades (optional)

Two short arms (hinged, optional)

Two long arms Curved blades Drive unit

Launder truss Feed well With shelf

Machine Launder truss

Drive unit Feed well Cage

Trench scraper

Feed pipe or launder

Discharge trench

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Indicator post

314

ESPESADOR DE 80 m DE COLUMNA CENTRAL DE SOPORTE

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315

ESPESADOR DE TRACCION •

Un brazo largo está montado con un extremo en la columna de soporte central.

•

El otro se fija a las ruedas de tracción que corren en un carril encima de la pared del tanque.

Traction Thickener Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

316

RUEDAS •

Las ruedas son conducidas por motores los cuales están montados en el extremo del brazo y que por lo tanto viajan alrededor con él.

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317

CARACTERISTICAS GENERALES

•

Esto es un diseño eficiente y económico.

•

El torque (esfuerzo de torsión) es transmitido a través de un gran brazo de palanca por una impulsión simple.

•

Se fabrican de tamaños que van desde los 60 m a aproximadamente 120 m de diámetro.

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318

ESPESADORES DE CABLE

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319

CARACTERISTICAS GENERALES

•

Los espesadores de cable tienen un brazo de rastras con bisagras sujetas al fondo de la jaula de impulsión o del eje central.

•

La bisagra está diseñada para dar movimiento vertical y horizontal simultáneo del brazo de rastras.

•

El brazo de rastras es tirado por los cables el cual está rígidamente conectada con el eje central en un punto justo debajo del nivel líquido.

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320

RASTRA

•

La rastra se diseña para levantarse automáticamente si el aumenta el torque al moverse a través de la pulpa.

•

Este diseño permite que el brazo de la rastra encuentre su propio nivel de funcionamiento eficiente en la pulpa.

•

Donde el torque equilibra el peso de la rastra.

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321

VELOCIDAD

•

En todos los espesadores la velocidad del mecanismo de las rastras es normalmente alrededor de 8 m min–1 en el perímetro.

•

Corresponde a cerca de 10 revoluciones por hora para un espesador de 15 m de diámetro.

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322

CONSUMO DE ENERGIA Y COSTOS

•

El consumo de energía es extremadamente bajo.

•

Una espesador de 60 m puede requerir sólo un motor de 10 Kw.

•

Los costos de desgaste y correspondientemente bajos.

mantenimiento

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son

323

UNDERFLOW •

El underflow es retirado generalmente desde la descarga central por bombeo.

•

En clarificadores el material se puede descargar por la presión hidrostática en el tanque.

•

El underflow se recoge generalmente en un sludge – well (lodos) en el centro del fondo del tanque.

•

Desde el sludge – well es removido vía tuberías a través de un túnel del underflow.

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324

LINEAS DE UNDERFLOW •

Las líneas de underflow deben ser lo más cortas y rectas posible para reducir el riesgo de embanque.

•

Con tanques grandes, esto se logra llevando la pulpa para arriba desde el sludge - well a través de la columna del centro con bombas ubicadas en la parte superior, o

•

Colocando las bombas en la base de la columna y bombeando desde el fondo.

•

Esto tiene una ventaja beneficiosa ante el costoso túnel de underflow.

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325

ESPESADOR CAISSON (DE COMPUERTA FLOTANTE) • • •

La columna central se agranda lo suficiente para contener una sala de control central. Las bombas están situadas en el fondo de la columna. El fondo de la columna también contiene: • El mecanismo de las cabezas de impulsión. • Los motores. • El panel de control. • La succión del underflow, y • Las líneas de descarga

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326

COLUMNA CAISSON •

Una vista interior del Súper Espesador de compuerta flotante (Caisson).

•

Los controles y bombas están contenidos.

•

Es una alternativa rentable a construir los túneles para transportar underflow porque el underflow es bombeado para arriba por la compuerta flotante.

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327

OTRAS CARACTERISTICAS

•

El interior de la compuerta flotante puede ser un gran cuarto calefaccionado.

•

El concepto de la compuerta flotante ha levantado el “techo” posible en tamaños de un espesador.

•

Actualmente se fabrican en tamaños de hasta 180 m de diámetro.

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328

BOMBAS DE UNDERFLOW

•

Son a menudo del tipo de diafragma.

•

Estas son bombas adecuadas para manejar líquidos viscosos gruesos.

•

Pueden ser conducidas por un motor eléctrico.

•

Por aire comprimido que actúa directamente.

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329

FUNCIONAMIENTO

•

Un diafragma flexible oscila para proporcionar la succión y descarga a través de las válvulas sin – retorno.

•

La velocidad variable se puede alcanzar cambiando la frecuencia oscilante o golpeteo.

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330

CALIBRADOR DE DENSIDAD NUCLEONICA •

En algunas plantas, las bombas de velocidad variable están conectadas con calibradores de densidad nucleónica en las líneas del underflow del espesador.

•

Controlan la tasa de bombeo para mantener una densidad constante del underflow.

•

El underflow espesado se bombea a los filtros para una separación sólido – líquido adicional.

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331

CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO

•

A menudo los espesadores incorporan una capacidad de almacenamiento importante.

•

Así, si la sección de filtrado se detiene para mantenimiento, la concentradora pueda continuar alimentando el material a la sección de separación sólido – líquido.

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332

OPERACION DURANTE DETENCION

•

Durante períodos de detención el underflow espesado se debe recircular al feedwell.

•

En ningún momento el underflow deja de ser bombeado, ya que ocurre rápidamente el embanque del cono de descarga.

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333

SELECCION DEL ESPESADOR

•

El costo principal de espesamiento es el costo de capital.

•

Es importante la selección del tamaño correcto del espesador para un uso particular.

•

Las dos funciones primarias del espesador son: • Producción de un overflow clarificado. • Un underflow espesado de concentración requerida.

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334

CAPACIDAD DE CLARIFICACION

•

Para una tasa de producción dada la capacidad de clarificación está determinada por el diámetro del espesador.

•

El área superficial debe ser bastante grande de modo que: • “La velocidad ascendente del líquido sea siempre más baja que la velocidad de sedimentación de la partícula de más lenta sedimentación”.

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335

GRADO DE ESPESAMIENTO

•

El grado de espesamiento producido está controlado por el tiempo de residencia de las partículas.

•

El tiempo de residencia está controlado por la profundidad del espesador.

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336

CONCENTRACION DE SOLIDOS

•

La concentración de los sólidos en un espesador varía desde: • - El overflow claro hasta la de • - El underflow espesado que es descargado

•

Aunque la variación en la concentración es continua.

•

Las concentraciones en las varias profundidades se pueden agrupar en cuatro zonas.

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337

ZONAS (AGRUPADAS) DE CONCENTRACION EN UN ESPESADOR Clear solution overflow

Feed A B C D

Thick slikme discharge to pump Section through a continuous thickener illustrating Position of four zones of setting pulp Zone A: Clear water or solution Zone B: Pulp of feed consistency

Zone C: Pulp in transition from B to D consistency Zone D: Pulp in compression

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338

DETERMINACION AREA SUPERFICIAL ¾ Cuando los materiales sedimentan con una interfase definida entre: • La suspensión, y • El líquido claro. ¾ Al igual que el caso de la mayoría de las pulpas mineral floculadas: • La capacidad del manejo de sólidos determina el área superficial.

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339

CAPACIDAD DEL MANEJO DE SOLIDOS Se define como: • La capacidad que un material de una dilución dada alcance una condición tal que: - El flujo másico de sólidos que dejan una región es igual o mayor que el flujo másico de sólidos que arriban a la región.

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340

¿COMO SE LOGRA?

El logro de esta condición con una dilución específica depende de: • El flujo másico de hundimiento que es igual o mayor

que el flujo ascendente de líquido desplazado correspondiente.

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341

TASA ASCENDENTE VS HUNDIMIENTO •

Un espesador correctamente dimensionado contiene material de muchas diversas diluciones.

•

La dilución se extiende desde el contenido de sólidos de la alimentación hasta el underflow.

•

El espesador tiene un área adecuada tal que la tasa ascendente de líquido desplazado en cualquier región nunca excede la tasa de hundimiento.

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que

342

ESPESADOR COMO CLARIFICADOR

La operación satisfactoria del espesador como clarificador depende de la existencia de un líquido claro en el overflow. Si la zona de la clarificación es baja: • Algunas de las partículas más pequeñas pueden

escaparse en el overflow.

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343

FLUJO VOLUMETRICO ASCENDENTE

El flujo volumétrico ascendente es igual a la diferencia entre: • El flujo de líquido de la alimentación. • El flujo de líquido removido en el underflow.

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344

CONDICIONES ZONA DE CLARIFICACION Las condiciones en la zona de la clarificación están determinadas por: • La concentración de sólidos requerida en el underflow. • La tasa de producción.

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345

METODO DE COE Y CLEVENGER

• El método desarrollado por Coe y Clevenger (1916) es comúnmente empleado para: - Determinar el Area Superficial • “Cuando el material sedimenta con una interfase definida”

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346

DEFINICIONES

•

F = razón en peso líquido – a – sólidos en cualquier región dentro del espesador.

•

D = razón en peso líquido – a – sólidos de la descarga del espesador.

•

W = tph de sólidos secos que se alimentan al espesador.

•

(F – D) W = tph del líquido se mueve ascendentemente hacia la región de descarga.

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347

VELOCIDAD ASCENDENTE DE FLUJO DE LIQUIDO •

Entonces la velocidad de este flujo es líquido se mueve ascendentemente hacia la región de descarga:

(F − D )× W A −S • •

A = área del espesador (m2) S = gravedad especifica del líquido (kg l–1)

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348

VELOCIDAD DE SEDIMENTACION • En esta región dada: “La velocidad ascendente de liquido no debe exceder la velocidad de sedimentación de los sólidos. • En el equilibrio

(F − D )× W = R A −S

• R = velocidad de sedimentación (m h–1)

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349

AREA DEL ESPESADOR

•

El área requerida del espesador es:

( F − D )× W A= RS

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350

CAPACIDAD MINIMA DE MANEJO DE SOLIDOS •

Puede encontrarse el área requerida para varias diluciones desde una completa serie de valores de R y de F.

•

Se registra la velocidad inicial de sedimentación de materiales con diluciones en el rango de la alimentación a la descarga.

•

La dilución correspondiente al valor máximo de A representa la capacidad mínima de manejo de sólidos y es la dilución crítica.

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351

CARACTERISTICAS DEL METODO

•

Al usar este método la constante de la velocidad inicial de sedimentación se encuentra a través de pruebas en cilindros graduados.

•

Se usan diluciones en el rango de dilución de alimentación hasta dilución en el underflow.

•

La velocidad de caída de la interfase entre la pulpa espesada y la solución clarificada son medidas en el tiempo.

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352

FACTOR DE SEGURIDAD

•

Una vez que se establece el área superficial requerida.

•

Es necesario aplicar un factor de seguridad al área calculada.

•

Esta debe ser por lo menos el doble.

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353

METODO DE COE Y DE CLEVENGER VS MODELO DE KYNCH •

Antes de que pueda ser seleccionada un área de unidad aceptable.

•

El método de Coe y de Clevenger requiere múltiples pruebas discontinuas con diversas densidades de pulpa arbitrarias.

•

El modelo de Kynch ofrece una manera de obtener el área requerida desde una sola curva de sedimentación discontinua.

•

Modelo de Kynch es la base de varias teorías de espesamiento.

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354

METODO DE TALMAGE Y FITCH

• Aplica el modelo matemático de Kynch al problema del diseño del espesador. • Los resultados de una prueba de sedimentación discontinua se grafican linealmente como: - La altura de la línea de lodo (mudline) (interfase entre la pulpa sedimentada y el agua clara) versus el tiempo.

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355

CURVA DE SEDIMENTACION DISCONTINUA

Mudline height, H(cm)

H0

H1

Time, t

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356

APLICACION DEL METODO

•

Talmage y Fitch demostraron que tomando la tangente a la curva en cualquier punto.

•

Si H es la intercepción de la tangente en la ordenada, entonces: CH = CoHo

•

Co [kg l-1] = concentración de sólidos de la alimentación original

•

Ho [cm] = altura del mudline original

•

H es la altura del mudline que corresponde a una pulpa uniforme de concentración C [kg l-1], en el punto donde fue tomada la tangente.

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357

OBTENCION, CONCENTRACION Y VELOCIDAD Por lo tanto, para cualquier punto seleccionado en la curva de sedimentación: •

La concentración local se puede obtener desde CH = CoHo

•

La velocidad de sedimentación se puede obtener del gradiente de la tangente en ese punto.

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358

CONCENTRACION VS VELOCIDAD DE SEDIMENTACION • Entonces desde una única curva de sedimentación discontinua. • Se puede obtener: - Un set de datos de la concentración versus la velocidad de sedimentación.

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359

PROFUNDIDAD DE ESPESADOR

•

Expresado en términos matemáticos el mecanismo de espesamiento está lejos de los mecanismos correspondientes.

•

Por lo tanto, la profundidad del espesador es generalmente determinada por experiencia.

•

Generalmente, el diámetro es grande comparado con la profundidad.

•

Por lo tanto, se requiere un terreno de gran área.

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360

ESPESADORES DE BANDEJA •

Para ahorrar el espacio espesadores de bandeja.

a

veces

Lifting device Superstructure Overflow box

Drive unit Feed box

Feed well Overflow pipes

Feed pipes

Arm Blades

Arm Arm Arm

Discharge cone

Cone scraper

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se

instalan

361

CARACTERISTICAS

•

Un espesador de la bandeja es una serie de unidades de espesamiento montados verticalmente uno sobre otro.

•

Funcionan como unidades separadas, pero se utiliza un eje central común para manejar los sistemas de rastras.

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362

ESPESADORES DE ALTA CAPACIDAD

•

Los espesadores convencionales tienen la desventaja que requieren grandes áreas de piso.

•

Esto se debe a que la tasa de procesamiento depende sobre todo del área.

•

En tanto que la profundidad es de menor importancia.

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363

DESARROLLO

•

En años recientes, han sido introducidas por varios fabricantes máquinas conocidas como espesadores de "alta capacidad" o de "alta tasa“.

•

Existen muchas variedades.

•

Las máquinas se caracterizan por una reducción en la unidad de área requerida de las instalaciones convencionales.

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364

ESPESADOR DE ALTA CAPACIDAD “ENVIRO-CLEAR” HYDRAULIC RAKE DRIVE WITH LIFTER

FEED CLARIFIED LIQUID ZONE

INTERFACE OVERFLOW

SETTLING ZONE

UNDERFLOW

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365

ESPESADOR “ENVIRO-CLEAR” 1) impulsión de la mezcla; 2) tubo de alimentación; 3) canaleta del overflow; 4) placas sedimentadoras inclinadas; 5) brazo de la rastra; 6) sensor de nivel; 7)- tubo de alimentación del floculante; 8) unidad de impulsión con control de sobrecarga; 9) descarga de la pulpa espesada; 10) compartimiento de mezclado.

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366

CARACTERISTICAS GENERALES

• • • • • • • •

Separación más rápida. Mejor clarificación. Mayor concentración de sólidos. Menor requerimiento de espacio físico 1/10. El espacio reducido facilita instalación interior. Costo reducido de unidades completamente encerradas. Rápida respuesta asegura un buen control. Maneja un amplio rango de tamaño de partículas.

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367

ALIMENTACION

•

La alimentación entra vía un eje impulsor hueco donde se agrega el floculante.

•

El floculante es dispersado rápidamente efectuando un mezclado mecánico.

•

Esta acción de mezcla efectuada mejora el espesamiento puesto que hace un uso más eficaz del floculante.

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368

FLOCULACION ADICIONAL

•

La alimentación floculada sale de los compartimientos de mezclado.

•

Luego se inyecta en un manto de pulpa.

•

En el manto de pulpa los sólidos de la alimentación son floculados adicionalmente al entrar en contacto con el material previamente floculado.

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369

CONTACTO ENTRE FASES • En la mayoría de los espesadores es común: - El contacto directo entre: * El fluido ascendente, y; * Los sólidos sedimentados • Esto se evita con la inyección en el manto de pulpa. • La altura del manto de pulpa se automatiza usando un sensor de nivel.

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370

EFECTO PLACAS INCLINADAS

•

Las placas inclinadas montadas radialmente sumergen parcialmente en el manto de pulpa.

•

Los sólidos sedimentados en el manto de pulpa resbalan hacia abajo a lo largo de las placas inclinadas.

•

Esto produce un espesamiento más rápido y más efectivo que el vertical descendente.

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se

371

ESPESADORES DE ALTA DENSIDAD (O ESPESADORES DE ALTA COMPRESION Flocculant Clarified Liquid Zone Inlet

Free Setting Zone

Suspension Overflow Feed/Mixing Well Dewatering Pipe

Hindered Setting Zone

Flocs Claritying Cylinders Dewatering Cone

Compaction Zone

Sludge Outlet

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372

DESCRIPCION

•

Son una extensión de los espesadores de alta capacidad.

•

Utilizan una cama de pulpa más profunda para aumentar la capacidad y densidad del underflow.

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373

“SIN” RASTRA • Eliminan - La rastra, y; - La impulsión de la rastra. • Los espesadores de alta tasa sin rastra utilizan un tanque profundo y un cono inferior abrupto para maximizar la densidad del underflow. • La razón altura del tanque a su diámetro es a menudo 1:1 o mayor.

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374

PASTA CONSISTENTE • En algunas aplicaciones estos espesadores pueden producir una pasta consistente en el underflow. • Sin embargo para un underflow con pasta consistente existen espesadores de cono profundos. • Se aplica en donde se requiere: -La disposición superficial de apilamiento húmedo, o; -Relleno subterráneo de pasta.

los

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relaves

por

375

FILTROS A PRESION • Debido a la virtual incompresibilidad de los sólidos. • La filtración a presión tiene ciertas ventajas sobre la filtración al vacío. - Se pueden usar caudales más altos. - Al utilizar presiones mayores puede resultar un mejor lavado y secado.

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376

DESVENTAJAS

•

El retiro continuo de sólidos desde el compartimiento del filtro a presión puede ser extremadamente difícil.

•

Por lo tanto, aunque existen filtros de presión continuos.

•

La gran mayoría opera como unidades discontinuas.

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377

VENTAJAS

•

Se obtienen queques con un contenido de humedad muy bajo.

•

Se puede alcanzar una alta recuperación de solubles o remover contaminantes desde el queque.

•

Los queques pueden ser dispuestos y aplanados en capas.

•

Pueden producirse líquidos recirculando el líquido filtrado.

filtrados

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limpios

378

VENTAJAS

•

Las soluciones se pueden purificar a un alto nivel de claridad.

•

Los cuerpos y partes internas del filtro se pueden construir de una gran variedad de aleaciones incluyendo los materiales sintéticos para las prensas filtrantes.

•

Los filtros de presión están disponibles en un amplio nivel de automatización desde mucho control por el operador hasta máquinas completamente automáticas.

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379

DESVENTAJAS •

El lavado del paño es difícil si los sólidos son pegajosos y se requiere una capa preliminar de 3 mm de diatomeas o perlita.

•

Esto agrega otro paso previo a la filtración y si no se hace cuidadosamente y se forma una capa preliminar demasiado delgada que puede dejar áreas con el paño expuesto que cegará rápidamente.

•

Inversamente, si se forma una capa preliminar demasiado gruesa puesto que el operador intenta asegurarse, la capa consume el volumen eficaz del queque.

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380

DESVENTAJAS

•

El operador apenas puede ver el queque formado y no puede realizar una inspección mientras el filtro está en funcionamiento.

•

Las partes internas son difíciles de limpiar y esto puede ser un problema con usos de la categoría alimenticia.

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381

FILTROS DE PRENSA • El tipo de filtro a presión más usado es el filtro de prensa. • Se hacen en dos formas: - Filtro de prensa de placa y marco, y - Filtro de placa suspendida o cámara de prensa

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382

PRENSA DE PALACA •

Consiste de placas y marcos dispuestos alternadamente. Filter plate

Frame

Filter cloth

Cake space

Filtrate out

End plate with connections

Slurry in

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End plate

383

DESCRIPCION (1)

•

El hueco del marco está separado de la placa por la tela filtrante.

•

El filtro de prensas está cerrado por medio de un tornillo o dispositivo de pistones hidráulicos.

•

La compresión de la tela filtrante entre las placas y marcos ayuda a prevenir pérdidas por salidas de material.

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384

DESCRIPCION (2)

•

Entre cada par de placas se forma una cámara apretada.

•

La pulpa se introduce a los marcos vacíos de la prensa a través de una canaleta continua formada por agujeros en las esquinas de las placas y marcos.

•

El líquido filtrado pasa a través de la tela y cae a las superficies acanaladas de las placas y se remueve a través de una canaleta continua.

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385

QUEQUE

•

El queque permanece en el marco.

•

Después de que se realiza la presión, cuando el marco está lleno, se puede lavar el producto de filtración.

•

Las placas y marcos se separan uno por uno.

•

Se descarga el queque de filtración de los marcos.

•

Se cierra nuevamente la prensa de filtro y el ciclo se repite.

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386

CAMARA DE PRENSADO Filter cloth

Filter plate

Filtrate out

End plate with connections

Slurry in

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End plate

387

DESCRIPCION CAMARA DE PRENSADO •

Es similar al tipo placa y marco excepto por el hecho que los elementos filtrantes consisten sólo de placas filtrantes suspendidas.

•

Todas las cámaras están conectadas mediante un agujero relativamente grande en el centro de cada placa.

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388

DESCRIPCION CAMARA DE PRENSADO (2) •

La tela filtrante con un agujero central cubre la placa y la pulpa es llevada a través de la canaleta interior.

•

El filtrado claro pasa a través de la tela y es removido mediante agujeros más pequeños en la placa.

•

El queque se deposita gradualmente en las cámaras.

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389

PRESION

•

La pulpa alimentada debe ser capaz de desarrollar la presión de filtración requerida (100 psi a 225 psi).

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390

AUTOMATIZACION DE FILTRADO Hoy en día en la mayoría de las nuevas plantas de flotación se utilizan filtros de presión automáticos. Los medios automáticos de un filtro son: 1. Abertura del paquete de la placa 2. La bomba 3. El equipo de partida auxiliar 4. Operación de válvula 5. Descarga del queque

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391

CARACTERISTICAS GENERALES

•

Los filtros de presión modernos pueden procesar hasta 150 tph de sólidos secos de concentrado de cobre en filtros con áreas de filtración hasta 144 m2

•

Pueden alcanzar rendimientos de procesamiento más altos en aplicaciones de minerales de hierro.

•

La humedad residual del queque depende del material que es filtrado pero son típicos los valores en el rango de 7.5 - 12.5%.

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392

CRITERIO DE SELECCION FILTRO DE PRENSA Se seleccionan bajo las siguientes instancias: • Cuando se requiere un contenido de humedad muy bajo para un secado térmico del queque o incineración • Cuando se requiere una alta calidad del liquido filtrado para aplicaciones de pulido • Cuando se requiere la asistencia de exprimir el queque para una buena descarga del queque • Cuando el queque se dispone como terraplén (relleno de tierra) • Cuando se requieren grandes áreas de filtración en un espacio limitado Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

393

FILTROS DE VACIO

•

Existen muchos diferentes tipos de filtro de vacío.

•

Todos incorporan medios filtrantes adecuadamente a un sistema de drenaje.

•

Bajo el sistema de drenaje la presión es reducida por la conexión a un sistema de vacío.

•

Operan con un vacío de 500 – 600 mm Hg.

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sostenidos

394

AREAS DE FILTRADO

Las áreas de filtrado para máquinas estándar son: • Filtros de Tambor hasta 100 m2 • Filtros de Discos hasta 400 m2 • Filtros de Correa Horizontales hasta 120 m2

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395

FILTROS DE VACIO DISCONTINUOS

•

•

El filtro de hojas tiene varias hojas. Cada una consiste de un marco metálico o una placa con surcos sobre la cual se fija la tela filtrante.

Drainage screen

Cake

Filter cloth

Frame

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396

OPERACION •

Se perforan numerosos agujeros dentro el marco de la tubería.

•

Al aplicar vacío, el queque de filtración se acumula en ambos lados de la hoja.

•

Generalmente se conectan varias hojas.

•

Primero se sumergen en la pulpa sostenida en un tanque de alimentación del filtro.

•

Luego pasan a un recipiente de compactación donde el queque es removido substituyendo el vacío por la presión de aire.

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397

APLICACION

•

Aunque es simple de operar, estos filtros requieren un espacio considerable y sobrellevan la posibilidad de que secciones del queque caigan desde las hojas durante su transporte de tanque a tanque.

•

Hoy en día, se utilizan solamente para clarificación, es decir, el retiro de cantidades pequeñas de sólidos suspendidos en licores.

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398

VENTAJAS DE LOS FILTROS DE VACIO •

Operación Continua.

•

Recuperación intensiva de solubles o remoción de contaminantes del queque por el lavado de la contracorriente (en especial correa horizontal).

•

Produce líquidos filtrados relativamente limpios usando una capa de sedimentación (en la correa horizontal).

•

Acceso conveniente al queque para muestreo o actividades del operador.

•

Fácil control de los parámetros de operación tales como espesor del queque o razones de lavado.

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399

DESVENTAJAS DE FILTROS DE VACIO

•

Alta humedad residual en el queque.

•

Difícil de limpiar (principalmente para aplicaciones de alimentos).

•

Alto consumo de potencia de la bomba de vacío.

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400

FILTRO DE BUCHNER •

La hoja horizontal, o filtros de bandeja, trabajan mucho de la misma manera que un filtro de Buchner de laboratorio. Filter paper

Buchner funnel

Buchner flask

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401

DESCRIPCION GENERAL

•

Consisten en recipientes rectangulares que tienen un falso fondo como medio filtrante.

•

Se llenan con pulpa y se aplica vacío hasta que el queque se seca.

•

Cuando se invierte el recipiente, siendo apoyado en pivotes, se desconecta el vacío y se introduce aire a baja presión bajo el medio filtrante para remover el queque.

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402

CIRCUITO TIPICO DE UN FILTRO DE HOJAS Crane runway

Crane

Hose connection to vaccum and Compressed-air tanks Filter leaves Washing tank

Filtering tank

Dump tank

Screw conveyor

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403

FILTRO DE CORREA HORIZONTAL

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404

DESCRIPCION FILTRO DE CORREA HORIZONTAL •

Consiste en una cubierta de drenaje sin fin de goma perforada apoyada en una correa separada hecha de una tela filtrante.

•

Al inicio del recorrido horizontal, la pulpa fluye por gravedad sobre la correa.

•

El filtrado comienza inmediatamente, debido a la gravedad y al vacío aplicado a las cajas de succión en contacto con la superficie inferior de la cubierta de drenaje durante su recorrido.

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405

CRITERIOS DE SELECCION (1) RAPIDA SEDIMENTACION Los filtros de Correa Horizontales se seleccionan en los siguientes casos: 1. Para sólidos que sedimentan más rápido y no pueden mantenerse como una pulpa homogénea en parte inferior o de alimentación lateral tales como filtros de tambor o de discos.

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406

CRITERIOS DE SELECCION (5) TIEMPO DE SECADO 2.

Cuando se requiere un tiempo largo de secado para alcanzar la humedad asintótica en el queque.

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407

CRITERIOS DE SELECCION (3) CICLO CORTO – LIQUIDO CLARO 3. Cuando se requieren cortos tiempos de ciclo para

desaguado rápido de queques tales como pulpa de fosfato.

4. Si se requiere desde un líquido filtrado claro es buena

práctica formar un talón fino que sirva como medio de filtro expuesto sobre el paño. Esto se hace con material recirculado o, si los sólidos sedimentan rápidamente, asignar los primeros 20 – 30 cm para actuar como “piscina" de la sedimentación; antes de entrar en la zona del vacío.

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408

CRITERIOS DE SELECCION (4) LAVADO - GRIETAS •

Cuando se requiere el lavado intensivo del queque ya que los filtros de la correa permiten aplicar el lavado en contra – corriente.

•

Cuando los queques tienden a agrietarse bajo vacío, la manta de compresión o el rodillo de presión puede asistir a sellar las grietas evitando así la pérdida de vacío.

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409

CRITERIOS DE SELECCION (5) EVAPORACION – LAVADO BAÑO •

Cuando la súbita evaporación es un problema (puede aumentar bajo vacío).

•

Cuando el queque tiende a estorbar del paño su retiro continuo después de la descarga del queque permite el desalojo de partículas por un lavado cuidadoso del paño en ambos lados con inyectores de alto impacto.

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410

FILTRO DE BANDEJAS

•

Su característica principal es que carece de la tradicional correa de goma. Vacum On

Purge Closed Filtrate Open

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411

TRATAMIENTO DE QUEQUE

•

El queque que forma es desaguado y secado mediante el paso de aire a través de ella.

•

Después se descarga al invertir la correa sobre un rodillo de pequeño diámetro.

•

Si es requerido, pueden incorporarse uno o más lavados.

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412

Vacuum Off (the cloth on the filter deck moves forwards) Feed 2nd Wash 1st Wash

Purge

Purge

Purge

Locked Roll

Vacuum On (The cloth on the filter deck does not move)

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413

FILTRO DE TAMBOR ROTATORIO

Tambor Rotatorio con Correa de Descarga Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

414

CARACTERISTICAS

•

Filtro más ampliamente usado.

•

Se aplica donde se requiere un lavado del queque y también donde es innecesario.

•

El tambor está montado horizontalmente.

•

El tambor está sumergido parcialmente en la canaleta del filtro.

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415

ALIMENTACION

•

Dentro de la canaleta se alimenta la pulpa de alimentación manteniéndose en suspensión mediante los agitadores.

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416

COMPARTIMIENTOS

•

La periferia del tambor se divide en compartimientos.

•

Cada compartimiento esta provisto con varias de líneas de drenaje.

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417

LINEAS DE DRENAJE

•

Las líneas de drenaje pasan a través del interior del tambor.

•

Las líneas de drenaje terminan en un extremo como un anillo de puertas las cuales están cubiertas por una válvula rotatoria a la cual se aplica el vacío.

Piping Arrangement Leads

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Leads and Trails

Trails

418

MEDIO FILTRANTE Y ROTACION

•

El medio filtrante se envuelve firmemente alrededor de la superficie de tambor.

•

El tambor rota a baja velocidad, en el rango de 0.1 0.3 rpm.

•

Para materiales de filtración muy libre rota sobre 3 rpm.

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419

DESCARGA Un mecanismo de descarga del queque puede ser: 1. Raspador 2. Correa 3. Rodillo 4. Descarga por secuencia de cuerdas El soplo se aplica solamente a los filtros con los mecanismos de descarga por raspador y rodillo pero no a los filtros con una descarga por correa o secuencia.

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420

CAPACIDAD DE LA BOMBA DE VACIO

•

Determinada principalmente por la cantidad de aire succionado a través del queque durante los períodos de lavado y secado.

•

En la mayoría de los casos, habrá un flujo simultáneo de líquido y aire.

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421

RASPADOR Scraper Discharge

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422

CORREA Belt Discharge

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423

RODILLOS Roll Discharge

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424

SECUENCIA DE CUERDAS String Discharge

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425

FILTRO HIPERBARICOS

•

Para satisfacer la necesidad de la filtración a presión y de la operación continua se han desarrollado los filtros hiperbáricos.

•

Dan altas velocidades de filtrado y secado de queques.

•

Algunos de éstos contienen un filtro de tambor convencional que funciona dentro de un recipiente a gran presión.

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426

FILTRO HIPERBARICO DE DISCOS

1. Nave a Presión, 2. Boca, 3. Filtro de Discos, 4. Control Principal, 5. Motor, 6 Cubeta, 7. Agitadores, 8. Descarga Ing. Jorge Manríquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

427

FILTROS DE DISCOS

•

El principio de operación de los filtros de discos es similar a la de los filtros de tambor rotatorio.

•

El queque sólido se forma en ambos lados de los discos circulares.

•

Los discos están conectados con el eje horizontal de la máquina.

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428

DESCRIPCION FILTRO DE DISCOS

•

Los discos rotan y levantan el queque sobre el nivel de la pulpa en la canaleta.

•

El queque succionado se seca y luego es removido mediante un soplo del aire pulsante y con la asistencia de un raspador.

•

Los discos se pueden ubicar a lo largo del eje en los centros a 30 cm, por lo tanto se puede acomodar en un espacio pequeño una gran área de filtración.

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429

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

•

Debido al gran área de filtrado el costo por unidad de área es más bajo que para los filtros de tambor.

•

El lavado del queque es virtualmente imposible y el filtro de discos no es tan flexible como un filtro de tambor.

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430

FILTRO DE DISCOS ROTATORIOS

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CRITERIO DE SELECCION (1) Son adecuados cuando se reúnen los siguientes requerimientos: 1. La razón forma a tiempo de secado es aproximadamente ½ a 1. 2. No se requiere lavado del queque. 3. El queque se separa fácilmente de la tela. 4. El paño no estorba.

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CRITERIO DE SELECCION (2) • Un paño rasgado en un sector se puede sustituir dentro de un tiempo muerto muy corto. • El área de la filtración puede ser ampliada agregando más discos a un barril que tenga discos desusados. • El filtro de discos provee un área máxima a un mínimo costo y espacio físico.

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