Reyes Bahena, J.L., Aparicio Ramírez, M.R., Aleman, J.E.
1
EVALUACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DEL PRODUCTO DE MOLIENDA USANDO EL SIMULADOR JKSIMMET Juan Luis Reyes Bahena1, Mario Rafael Aparicio2, Jorge Enrique Alemán2 1
Instituto de Metalurgia, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Av. Sierra leona 550, Lomas 2ª Sección, 78210 San Luis Potosí, S.L.P., México. Tel/Fax (52-444) 825-43-26; 8254584 Ext. 124, e-mail:
[email protected] 2 Unidad Minera Santa Eulalia, Domicilio Conocido, Francisco Portillo, Chihuahua, México. Tel/Fax (52-614) 451-5155; 451-5157, e-mail:
[email protected];
[email protected]
RESUMEN La simulación matemática es una de las herramientas más prácticas y poderosas para optimizar los circuitos de reducción de tamaños y clasificación de partículas minerales o bien ayudar en el diseño de nuevos circuitos. El simulador JKSimMet es uno de muchos simuladores en estado estable que permite optimizar los circuitos de reducción de tamaños (trituración y molienda). Este simulador fue desarrollado desde hace más de 40 años por la contribución de estudiantes de doctorado de la Universidad de Queensland, a través del Julius Kruttschnitt Mineral Research Center. En este estudio, la aplicación de este simulador conjuntamente con pruebas de laboratorio ha permitido realizar una evaluación detallada de la operación actual del circuito de molienda con la finalidad de determinar y estabilizar el tamaño del producto de molienda de la Unidad Santa Eulalia, al cual se tenga la mejor respuesta metalúrgica del proceso de flotación. El análisis de simulación mostró que la adición de agua afecta significativamente la estabilidad del circuito de molienda y clasificación. Por otro lado, la evaluación del circuito concluyó que en la fracción -140+200 mallas (-106+75 µm) se tiene una baja liberación de las partículas del mineral de zinc (79.8% de liberación). Las pruebas de laboratorio confirmaron que el tiempo requerido para favorecer al menos el 85.0% de la liberación del mineral de zinc es de 12.5 minutos a la fracción de -140+200 mallas. El estudio de optimización determinó que el circuito de molienda puede incrementar su capacidad de tratamiento en un 16.5%; es decir, 9.7 ton/h más de la capacidad de diseño (58.3 ton/h); mientras que los estudios de liberación a diferentes tiempos de molienda mostraron que el tamaño óptimo debe estar en el rango de 72.0 a 77.0% a menos 200 mallas (0.075 mm). Esto es equivalente a un tiempo de residencia del molino entre 13 y 16 minutos. Sin embargo, un producto de molienda a un porcentaje mayor al 77.0% -200 malla resultará en un efecto negativo en la separación de los minerales de zinc, debido a la intima asociación del mineral de esfalerita con el mineral de ganga.
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Tabla de Contenidos 1.
INTRODUCCION ........................................................................................................................................ 3
2.
DESARROLLO EXPERIMENTAL ........................................................................................................... 4
3.
4.
2.1
Circuito de molienda ............................................................................................................................. 4
2.2
Muestreos .............................................................................................................................................. 4
2.3
Pruebas de molienda ............................................................................................................................. 5
2.4
Caracterización de minerales................................................................................................................ 6
EVALUACIÓN DEL CIRCUITO............................................................................................................... 7 3.1
Rendimiento metalúrgico ...................................................................................................................... 7
3.2
Flujo de minerales................................................................................................................................. 9
3.3
Relación molienda/liberación ............................................................................................................. 12
OPTIMIZACIÓN ....................................................................................................................................... 13 4.1
Validación del modelo matemático ..................................................................................................... 13
4.2
Relación tiempo-molienda-liberación ................................................................................................. 14
4.3
Incremento de capacidad .................................................................................................................... 16
5.
CONCLUSIÓN ........................................................................................................................................... 17
6.
AGRADECIMIENTOS .............................................................................................................................. 17
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1.
3
INTRODUCCION
El proceso de molienda es altamente no lineal debido a la interacción de los molinos con la etapa de clasificación. Adicionalmente, cambios en la granulometría de alimentación y dureza del mineral hacen que el problema de estabilización del circuito sea difícil. Así, la optimización de los circuitos de molienda por experimentación directa (prueba y error) es muy difícil y costosa debido al costo de modificar y operar los circuitos para llevar a cabo estas pruebas. Un buen simulador es una herramienta útil para el ingeniero de proceso. Un simulador puede demostrar lo que una planta puede hacer bajo condiciones de operación específicas.
El simulador JKSimMet fue desarrollado por el Julius Krusttchintt Mineral Research Center (JKMRC) desde hace más de 40 años, el cual representa una compilación de muchos trabajos de investigación desarrollados por estudiantes de posgrado de la Universidad de Queensland en el área de modelación y simulación de proceso de reducción de tamaños. En general, el simulador puede ser usado para: •
Estudios de diseño. o Ayuda al ingeniero de diseño a encontrar la mejor configuración del circuito. o Confirma que las especificaciones de diseño reunirán las condiciones de operación. o Seleccionar los equipos más adecuados a ser incluidos en la planta. o Dimensionar los equipos correctamente y evitar un sobre-dimensionamiento de las unidades de la planta. o Optimizar la operación de la planta al alcanzar las mejores combinaciones económicas de grado y recuperación. o Identificar problemas potenciales “cuello de botella”. o Proveer una evaluación comparativa de fabricantes de equipos. o Definir las garantías de rendimiento que deben ser cumplidas por el fabricante.
•
Rendimiento actual de una planta. o El rendimiento óptimo de la planta puede ser alcanzable.
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o La planta puede ser ajustada para las posibles variaciones de alimentación de calidad y velocidad de alimentación. o Problemas “cuello de botella” en la planta pueden ser encontrados y determinar posibles soluciones para eliminarlos. o El cambio del rendimiento de la planta puede ser investigado haciendo las preguntas ¿Que pasa si…? o Operaciones que no están del todo entendidas pueden ser identificadas y una investigación adecuada puede ser realizada para resolver tal situación.
En el caso de este estudio de investigación, el simulador JKSimMet fue usado para evaluar y optimizar el rendimiento del circuito actual de molienda y clasificación de la Unidad Santa Eulalia de Industrial Minera México, S.A. de C.V.
2.
DESARROLLO EXPERIMENTAL
2.1 Circuito de molienda El circuito de molienda y clasificación de la Unidad Santa Eulalia de Industrial Minera México, S.A. es mostrado en la Figura 1. La capacidad de diseño del circuito es de 60 ton/h (1500 ton/d); sin embargo, durante la operación actual es en promedio 54 tph (1350 ton/d) de material proveniente de mina. El producto alimentado al circuito de molienda tiene aproximadamente un 10% arriba de ½ pulgada. Mediante la operación del circuito de molienda (molino de bolas Allis Chalmer 10½ x 15 pies, motor de 1000 HP (745.7 kW) e hidrociclón D20), el producto final presenta una granulometría de 58-60% a -200 mallas. El índice de Bond del mineral de Santa Eulalia presenta un valor de 12.84 kWh/ton.
2.2 Muestreos Los muestreos en el circuito de molienda y clasificación de la Unidad Santa Eulalia fueron realizados el día 4 y 5 de Abril de 2008. Los puntos de muestreo en el circuito de molienda y clasificación fueron:
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D20
10.5x15
Figura 1: Circuito de molienda y clasificación
•
Alimentación fresca (banda).
•
Descarga del molino.
•
Descarga del ciclón (gruesos).
•
Derrame del ciclón (finos).
La Tabla 1 muestra la relación de los muestreos realizados en el circuito de molienda y clasificación de la Unidad Santa Eulalia.
Tabla 1: Relación de muestreos realizados en el circuito de molienda
IMA
Sólidos Secos, ton/h 52.2
IMB
58.3
3
IMC
52.2
3
Muestreo
Bomba 4
2.3 Pruebas de molienda Varias pruebas de molienda a diferentes tiempos fueron realizadas en el laboratorio con material de alimentación fresca (banda). La muestra fue preparada a -10 mallas y muestras de un kilo fueron molidas a cinco diferentes tiempos (7 min, 10 min, 13 min, 16 min y 19 min) en un molino de bolas de laboratorio. Las curvas de acumulado % pasado vs. tamaño de partícula de las pruebas de molienda a diferentes tiempos fueron comparadas con las curvas obtenidas en cada uno de los muestreos realizados en planta (Figura 2). Como se observa en la Figura 2, XIV Encuentro Sobre Procesamiento de Minerales 8-10 Octubre 2008, San Luis Potosí, S.L.P., México
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la curva de acumulado % pasado vs tamaño de partícula a 10 minutos de molienda coincide con la curva del muestreo a 52.2 ton/h secas.
100 90
Acumulado % Pasado
80 70 60 IMA - Operación normal (Bomba 4) IMB - 20% extra capacidad (Bomba 3) IMC - Operación normal (Bomba 3)
50 40
30 20 10 0 0.01
0.1
P80 = 0.172 P80 = 0.124 P80 = 0.094 P80 = 0.079 P80 = 0.058
IMA P80 = 0.128 IMC P80 = 0.120 IMB P80 = 0.152
1
10
100
Tamaño de Partícula (mm) 7 min
10 min
13 min
16 min
19 min
IMA
IMC
IMB
Figura 2: Rompimiento de partículas en función del tiempo de molienda
Sin embargo, al incrementar la capacidad de molienda hasta 58.3 ton/h secas manteniendo constante las condiciones de operación del circuito de molienda, la curva acumulado % pasado vs tamaño de partícula se observó entre la curva a tiempo de molienda de 7 y 10 minutos. Esto representa una reducción en el tiempo de residencia de las partículas en el interior del molino y por lo tanto una reducción en el rompimiento de partículas.
2.4 Caracterización de minerales El estudio de caracterización y liberación de minerales fue realizado usando un Microscopio Electrónico de Barrido (MEB) marca Phillips (Modelo XL30). Las muestras usadas para este estudio fueron del producto de molienda de los siguientes muestreos, las cuales fueron analizadas en forma global: •
IMA: condiciones normales a 52.2 ton/h (Bomba No. 4).
•
IMB: condiciones normales a 58.3 ton/h (Bomba No. 3).
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•
7
Fracciones -150+200 y -200+325 mallas de las pruebas de molienda a diferentes tiempos.
El estudio de liberación de los minerales de interés en la Unidad Santa Eulalia se llevó a cabo con la muestra del producto de molienda del muestreo IMA (Figura 3). La liberación relativa de la Figura 3 muestra que la galena y calcopirita presentan el 100.0% de liberación a tamaños menores de 100 micrómetros. El mineral de ganga presenta una liberación de aproximadamente 90.0% en todas las fracciones de tamaño. Sin embargo, la esfalerita y la pirita muestran una liberación máxima de 80.0% a tamaños menores de 100 micrómetros. A
Liberación Relativa, %
tamaños mayores de 100 micrómetros, la liberación disminuye rápidamente.
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10
100
1000
Tamaño de Partícula, µ m Galena
Calcopirita
Esfalerita
Pirita
Ganga
Figura 3: Liberación relativa de los principales minerales de interés en el producto de molienda del muestreo IMA
3.
EVALUACIÓN DEL CIRCUITO
3.1 Rendimiento metalúrgico La Tabla 2, Tabla 3 y Tabla 4 muestran el resumen del balance agua/pulpa de los muestreos realizados en el circuito de molienda de la Unidad Santa Eulalia. Como se observa, el muestreo IMB presenta una granulometría de alimentación ligeramente más gruesa comparada con la granulometría de los muestreos IMA e IMC. Esta es la principal razón por la que se tiene una razón de reducción mayor en el muestreo IMB. XIV Encuentro Sobre Procesamiento de Minerales 8-10 Octubre 2008, San Luis Potosí, S.L.P., México
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Tabla 2: Resumen del balance agua/pulpa del muestreo IMA Alim
Alim
Descarga
Alim
Molino
Ciclón
Fresca Molino Mineral, ton/hr 3 Agua, m /hr Pulpa, ton/hr 3 Pulpa, m /hr 3 Dens. Pulpa, ton/m % Sólidos (en volumen) % Sólidos (en peso) Tamaño al 80% (D80, micrones)
52.2 1.6 53.8 18.5 2.916 91.3 97.00 12671
168.6 27.7 196.4 82.1 2.391 66.2 85.88 2770
168.6 73.0 241.6 127.4 1.897 42.7 69.80 316
168.6 86.8 255.4 141.2 1.809 38.5 66.03 316
Descarga Derrame Ciclón 116.4 26.1 142.6 63.7 2.239 59.0 81.68 435
Ciclón 52.2 60.6 112.8 77.5 1.456 21.7 46.26 130
Tabla 3: Resumen del balance agua/pulpa del muestreo IMB Alim
Alim
Descarga
Alim
Molino
Ciclón
Fresca Molino Mineral, ton/hr 3 Agua, m /hr Pulpa, ton/hr 3 Pulpa, m /hr 3 Dens. Pulpa, ton/m % Sólidos (en volumen) % Sólidos (en peso) Tamaño al 80% (D80, micrones)
58.3 1.8 60.1 20.6 2.916 91.3 97.00 15645
206.0 44.7 250.7 111.2 2.255 59.8 82.16 4279
206.0 89.1 295.1 155.6 1.897 42.7 69.80 355
206.0 110.5 316.5 176.9 1.789 37.6 65.09 355
Descarga Derrame Ciclón 147.7 42.9 190.6 90.6 2.105 52.6 77.48 456
Ciclón 58.3 67.5 125.8 86.4 1.457 21.8 46.33 155.6
Tabla 4: Resumen del balance agua/pulpa del muestreo IMC Alim
Alim
Descarga
Alim
Molino
Ciclón
Fresca Molino Mineral, ton/hr 3 Agua, m /hr Pulpa, ton/hr 3 Pulpa, m /hr 3 Dens. Pulpa, ton/m % Sólidos (en volumen) % Sólidos (en peso) Tamaño al 80% (D80, micrones)
52.2 1.6 53.8 18.5 2.916 91.3 97.00 11722
179.0 37.4 216.4 95.2 2.274 60.7 82.71 1131
179.0 77.5 256.5 135.2 1.897 42.7 69.80 266
179.0 96.2 275.2 153.9 1.788 37.5 65.06 266
Descarga Derrame Ciclón 126.8 35.8 162.6 76.7 2.120 53.3 77.98 327
Ciclón 52.2 60.3 112.5 77.2 1.458 21.8 46.38 120.1
La demanda de energía para llevar a cabo la reducción de tamaños en los tres muestreos es muy similar; 3.97 kWh/ton en el muestreo IMA, 3.26 kWh/ton en el muestreo IMB y de 3.74 kWh/ton en el muestreo IMC. La producción de finos en el circuito de molienda en el muestreo IMB es ligeramente mayor (22.53 ton/h); mientras que en los muestreos IMa e IMC son similares (21.16 y 20.13 ton/h, respectivamente). XIV Encuentro Sobre Procesamiento de Minerales 8-10 Octubre 2008, San Luis Potosí, S.L.P., México
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3.2 Flujo de minerales El flujo de minerales a las condiciones del muestreo IMA es mostrado en la Tabla 5. Como puede observarse, de las 52.2 toneladas secas de mineral alimentado por hora al circuito de molienda y clasificación, se producen únicamente 1.24 ton/h de galena y 6.45 ton/h de esfalerita; mientras que el mayor flujo es observado en los minerales no deseables, tales como la pirita (11.52 ton/h) y el mineral de ganga (32.83 ton/h). De aquí la importancia de que el tamaño de molienda se defina en función de la máxima liberación del mineral de ganga.
Tabla 5: Flujo de sólidos de cada uno de los minerales en el producto de molienda (muestreo IMA) Flujo de Minerales, tph Malla +48
Tamaño Flujo (tph) PbS CuFeS2 ZnS Promedio (µ µm) 354 1.22 0.0027 0.0004 0.0107
FeS2
Ganga
0.0807
1.1218
+70
210
2.57
0.0062
0.0015
0.0459
0.2338
2.2808
+100
149
4.32
0.0140
0.0037
0.1797
0.6309
3.4885
+150
105
5.14
0.0279
0.0119
0.6539
1.1541
3.2938
+200
74
6.11
0.0550
0.0212
1.0628
1.5732
3.3950
+325
44
6.44
0.1613
0.0242
1.0258
1.6940
3.5305
-325
22
26.41
0.9760
0.0915
3.4751
6.1500
15.7178
52.20
1.2430
0.1543
6.4539 11.5167 32.8282
El flujo de partículas para cada una las diferentes clases de liberación en función del tamaño de partícula es una manera adecuada de determinar el rendimiento esperado en el proceso de separación de los minerales. Así, para el mineral de esfalerita, podemos observar la distribución del flujo de partículas liberadas y asociadas (Figura 4). Como puede observarse, de las 6.45 ton/h de mineral de esfalerita total producido en el circuito de molienda, el mayor flujo se encuentra en la fracción a -325 mallas (22 µm en promedio). En total, se tiene un flujo de 5.17 ton/h de partículas de esfalerita liberadas; es decir, la recuperación teórica máxima de partículas liberadas de esfalerita es del 80.0%, y el 20.0% están asociadas con otros minerales.
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10
3.00 2.50 1.50 0.50
Ternarios
22 Ternarios Binarios Liberados
Tamaño de Partícula, µm
0.00 74
149
354
1.00
Flujo, tph
2.00
Binarios
Liberados
Figura 4: Flujo de esfalerita liberada, binaria y ternaria en función del tamaño de partícula
La Figura 5 muestra el flujo de esfalerita en asociación con otros minerales. En esta figura se puede observar que la principal asociación de la esfalerita es con el mineral de ganga y pirita. Sin embargo, el flujo de esfalerita asociada más importante es con el mineral de ganga en la fracción más fina (-325 mallas; 22 µm). Es decir, para poder liberar la esfalerita del mineral de ganga, se debe moler a tamaños menores de 22 micrómetros, lo cual en términos de energía resulta en un gran reto.
De igual forma, podemos observar en la Figura 6 que el flujo máximo de galena liberada se concentra en la fracción a -325 mallas (22 µm en promedio). Del flujo total de galena (1.24 ton/h) en el producto de molienda, 1.21 ton/h se encuentra totalmente liberado; es decir, la recuperación máxima teórica de galena es de 97.4%; mientras que el 2.6% se encuentra asociado con otros minerales.
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11
0.50 0.40
0.20
Flujo, tph
0.30
74
22 Galena Calcopirita Pirita Ganga
0.00
149
354
0.10
Tamaño de Partícula, µm
Galena
Calcopirita
Pirita
Ganga
Figura 5: Flujo de esfalerita en asociación binaria con otros minerales en función del tamaño de partícula
1.00 0.80
0.20
Ternarios
22 Ternarios Binarios Liberados
Tamaño de Partícula, µm
0.00 74
149
354
0.40
Flujo, tph
0.60
Binarios
Liberados
Figura 6: Flujo de galena liberada, binaria y ternaria en función del tamaño de partícula
El flujo de partículas de galena asociadas es muy pequeño comparado con el flujo de partículas liberadas. Sin embargo, es importante determinar cual es la principal asociación del
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mineral de ganga. La Figura 7 muestra el flujo de galena asociada en función del tamaño de partícula. La asociación de galena es principalmente con la ganga y como se observa en la Figura 7, los máximos flujos se concentran en la fracción gruesa en el rango de -70+200 mallas (74 a 354 µm en promedio). Con un incremento en el tamaño de molienda, se lograría disminuir este tipo de asociación, lo cual preemitiría incrementar el grado y recuperación de galena.
0.012 0.010 0.006
Tamaño de Partícula, µm
Pirita
22 Pirita Calcopirita Esfalerita Ganga
0.000 74
149
354
0.004 0.002
Flujo, tph
0.008
Calcopirita
Esfalerita
Ganga
Figura 7: Flujo de galena en asociación binaria con otros minerales en función del tamaño de partícula
3.3 Relación molienda/liberación El estudio de liberación se realizó también con el producto del circuito de molienda (finos del ciclón) en el segundo muestreo IMB realizado a 58.3 ton/h. El tamaño al 80.0% del acumulado pasado fue de 151.0 µm, ligeramente más grueso que el valor observado en el muestro IMA (126 µm). Esto corrobora que al incrementar la capacidad de molienda sin modificar las condiciones de operación de los equipos, se produce una granulometría más gruesa; y esto, obviamente modificará las condiciones de liberación de las partículas minerales. El flujo de esfalerita liberada en ambos muestreos (IMA, IMB) es graficado en función del tamaño de partícula en la Figura 8. XIV Encuentro Sobre Procesamiento de Minerales 8-10 Octubre 2008, San Luis Potosí, S.L.P., México
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13
3.00
ZnS Liberada, tph
2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 105
0.00
149 IMA
210 IMB
354
74
44
22
Tam año Prom edio de Partícula, µm
Figura 8: Flujo de esfalerita liberada en función del tamaño de partícula del muestreo IMA y IMB
Al moler a un tamaño más grueso (muestreo IMB), se observa una disminución en el flujo de partículas liberadas de esfalerita en las fracciones 44 y 22 micrómetros; sin embargo, en la fracción gruesa se incrementa ligeramente. 4.
OPTIMIZACIÓN
4.1 Validación del modelo matemático Para proceder a la realización del estudio de optimización del circuito es fundamental validar la calibración del modelo matemático del circuito de molienda y clasificación. Así, la Figura 9 presenta la validación del modelo usando la granulometría del producto final de molienda (finos del ciclón) del muestreo IMB el cual fue comparado con la predicción del modelo calibrado usando los datos del muestreo IMA.
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100 Acumulado % Pasado
90 80 70 60 50 40 30
Medido Modelado
20
Sólidos Ton/h % 58.3 56.75 58.3 56.75
P80 mm 0.151 0.140
10 0 0.01
0.1
1
10
100
Tamaño de Partícula, mm Medido
Modelado
Figura 9: Distribución granulométrica del producto de molienda del muestreo IMB y modelado con el modelo matemático del muestreo IMA
4.2 Relación tiempo-molienda-liberación Las pruebas de molienda a diferentes tiempos realizadas en el molino de bolas de laboratorio han confirmado que no existe liberación del mineral de ganga al incrementar el tiempo de molienda. La Figura 10 muestra la liberación relativa de esfalerita en función del tiempo de molienda en dos fracciones de tamaño; -150+200 mallas y -200+325 mallas.
En esta figura no se observa un importante incremento en partículas liberadas de esfalerita al incrementar el tiempo de molienda, excepto a los 19 minutos de molienda, en el cual la proporción de partículas liberadas disminuyen considerablemente. En relación con la asociación esfalerita/ganga no se observa ningún cambio al incrementar el tiempo de molienda; por el contrario, a mayor tiempo de molienda (producto más fino), la asociación de esfalerita/ganga se incrementa lo que resulta en una respuesta negativa para mejorar el rendimiento metalúrgico del proceso de separación.
Esto confirma que la asociación esfalerita/ganga es muy fuerte a tamaños menores, debido a que el mineral de ganga (principalmente SiO2) se encuentra diseminado en tamaños menores a 22 µm. En conclusión, una molienda muy fina (aproximadamente 80.0% a -20 micrómetros)
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Reyes Bahena, J.L., Aparicio Ramírez, M.R., Aleman, J.E.
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sería requerida para liberar el mineral de ganga de la esfalerita lo que se significa un consumo de energía muy alto.
sd eL ibe
rac ión
Ternarios
Cla se
Esf/Ccp
Libres
19
Esf/Gln
10
(b)
60 50 40 30 20 10 0 Esf/pi
7
16
e o d in mp a , m e i T e nd li Mo
13
70
Esf/Gan
Ternarios
Esf/Ccp
eL ibe rac ión
Esf/Gln
Esf/pi
sd
Liberación Relativa , %
(a)
60 50 40 30 20 10 0 Esf/Gan
Cla se
80
70
Libres
Liberación Relativa, %
80
7
10
16
19
e o d in mp a, m e i T nd lie Mo
13
Figura 10: Liberación relativa de esfalerita en función del tiempo de molienda: (a) fracción -150+200 mallas, (b) fracción -200+325 mallas1
La Figura 11 muestra la relación tiempo-molienda-liberación del mineral de Santa Eulalia. Esta figura muestra que el óptimo tamaño de molienda debe estar entre el rango de 72.0 a 77.0% a -200 mallas. Una molienda mayor a los 77.0% a -200 mallas puede resultar en una baja proporción de partículas liberadas de esfalerita debido al incremento de la asociación esfalerita/ganga tal y como se observa en la Figura 10.
Los resultados a nivel laboratorio permiten tener una restricción en cuanto al estudio de optimización del circuito de molienda y clasificación. Así, la optimización debe estar basada en estabilizar el tamaño del producto de molienda en el rango de 72.0 a 77.0% pasando la malla 200 (0.075 mm).
1
Esf = esfalerita, Gan = ganga, Pi = pirita, Gln = galena, Ccp = calcopirita.
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16
100
100
90
95
80
90
70
85
60
80
50
75
40
70
30
65
20
60
10
55
0
% Liberación Relativa
% menor a la Malla 200
Reyes Bahena, J.L., Aparicio Ramírez, M.R., Aleman, J.E.
50 0
5
10
15
20
25
Tiempo, min % -200#
%Lib -150+200#
%Lib -200+325#
Figura 11: Relación tiempo-molienda-liberación del mineral de Santa Eulalia
4.3 Incremento de capacidad De acuerdo a los resultados de la simulación matemática usando el software JKSimMet (Tabla 6), el circuito de molienda de la Unidad Santa Eulalia puede incrementar su capacidad de molienda en un 16.5%; es decir, un incremento de 9.7 ton/h manteniendo un porcentaje de partículas que pasan la malla 200 de 66.6%. Debido a las limitaciones de capacidad del bombeo, el porcentaje a -200 mallas y/o la capacidad de molienda no pueden ser mejorados en el circuito.
Tabla 6: Resumen del rendimiento del circuito a 68 ton/h secas Alim Alim Descarga Alim Descarga Derrame Fresca Molino Molino Ciclón Ciclón Ciclón Mineral, ton/hr 3 Agua, m /hr Pulpa, ton/hr 3 Pulpa, m /hr
68.0
251.3
251.3
251.3
183.3
68.0
2.1 21.94
62.8 81.06
62.9 81.06
114.9 81.06
41.2 59.13
73.6 21.94
143.93 195.93
24.04 143.89 3
Dens. Pulpa, ton/m % Sólidos (en volumen) % Sólidos (en peso) Tamaño al 80% (D80, micrones)
100.38
95.54
2.916 91.25 97.0
2.183 56.34 80.0
2.183 56.32 80.0
1.869 41.37 68.63
2.237 58.91 81.63
1.482 22.96 48.02
12690
1935
327
327
405
116
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Para lograr esto, es necesario hacer las siguientes modificaciones en las condiciones de diseño y operación del circuito de molienda y clasificación: •
Diámetro de vortex de 8 pulg y apex de 4 1/4 pulg.
•
Carga de llenado de bolas de 36.0% en el interior del molino.
•
19.5 m3/h de agua agregada a la alimentación del molino de bolas.
•
52.0 m3/h de agua agregada a la descarga del molino de bolas.
Bajo estas condiciones de operación, el circuito trabaja con una carga circulante de 270% y el molino de bolas estará demandando un consumo de energía de 735.6 kW; es decir, se utiliza el 98.6% de la energía disponible para llevar a cabo la reducción de tamaño. Por otro lado, la presión de operación del ciclón es de 14.5 psi (100 kPa). 5.
CONCLUSIÓN
A través del uso del simulador JKSimMet, se ha determinado que el circuito de molienda de la Unidad Santa Eulalia puede incrementar su capacidad de tratamiento en un 16.5%; es decir, 9.7 ton/h más de la capacidad de diseño (58.3 ton/h). En conjunto con los estudios de laboratorio se ha corroborado que el tamaño óptimo de molienda debe estar en el rango de 72.0 a 77.0% a menos 200 mallas (0.075 mm). Esto es equivalente a un tiempo de residencia del molino entre 13 y 16 minutos. Una molienda a un porcentaje mayor al 77.0% -200 malla resultará en un efecto negativo en la separación de los minerales de zinc, debido al incremento de la asociación de este mineral con la ganga. 6.
AGRADECIMIENTOS
Los autores desean agradecer sinceramente el apoyo por parte de la Unidad Santa Eulalia de Industrial Minera México por las facilidades otorgadas para la realización de este trabajo de investigación, en especial a los ingenieros Sergio Ginez Jiménez, Víctor Manuel Morales, y al Ing. Humberto Arreola. Se agradece sinceramente a los ingenieros Rocio y Obed por la realización de los muestreos y preparación de las muestras en el laboratorio. A la M.C. María del Carmen Ojeda Escamilla por el estudio de caracterización de minerales y al I.E. Cristobal A Pérez Alonso por el estudio de liberación.
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