AVANCES EN EL DISEÑO, CARACTERIZACION Y OPERACIÓN DE CELDAS DE FLOTACION. Juan Yianatos B.

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1 AVANCES EN EL DISEÑO, CARACTERIZACION Y OPERACIÓN DE CELDAS DE FLOTACION Juan Yianatos B. Centro de Automatización y Supervisión para la Industria Minera ICM-NEIM Universidad Técnica Federico Santa María SONAMI EDITEC Santiago, Agosto 6, 2009

2 CONTENIDO Introducción Avances en el Diseño de Equipos Avances en el Conocimiento Mediciones de Caracterización y Diagnóstico Operación de Circuitos de Flotación Conclusiones

3 INTRODUCCION IMPACTO Flotación (Mineral Cu mundial) > 1500 MMton/año DESAFIOS Aumento demanda (aumento tamaño equipos) Disminución en calidad del mineral COMPROMISO Recuperación y Ley de concentrado

4 AVANCES EN LA TECNOLOGIA Celdas de gran tamaño m³ Celdas neumáticas (Columnas, Jameson, Gcell) Circuitos simplificados R-C-S Instrumentación y control automático Escalamiento

5 CELDAS MECANICAS Uso de froth crowder AIRE AIRE Aire forzado Auto-aspirante Rotor abajo Rotor arriba

6 CELDAS MECANICAS Uso de rebalse internos Celdas de 130 m³ Celdas de 250 m³

7 COLUMNAS DE FLOTACION CONTRA-CORRIENTE AGUA LAVADO AGUA LAVADO CONC. CONC. Canadiense ALIM. ALIM. Microcel AGUA AIRE AIRE TAIL COLA Circulares : m diám x 14 m altura Rectangulares : 2 x 8 x 14 m

8 CELDAS NEUMATICAS DE FLOTACION CO-CORRIENTE AIRE AUTO ASPIRANTE ALIM. AGUA LAVADO CONC. COLA Celda Jameson Imhoflot G-cell

9 AVANCES EN EL CONOCIMIENTO Know-How y Know-Why Caracterización de la operación industrial 1.- Pulpa-Espuma : procesos independientes 2.- Banco de Flotación: sistema distribuido ESPUMA CONC. ALIM. PULPA COLAS

10 MEDICIONES NO CONVENCIONALES Identificar oportunidades de mejora en la operación y control del proceso Medición de régimen de flujo (DTR) Medición de tamaño de burbujas (Software UTFSM) Medición de carga de burbujas (sensor UTFSM) Medición de características de superficie de espuma (VisioFroth) (velocidad y tamaño de burbuja)

11 MEDICION DE DTR TECNICA DE TRAZADO RADIOACTIVO IMPULSO TRAZADOR ALIM. AGUA LAVADO CONC. Líquido : Br-82 Sólido : colas clase tamaño flotable Gas : Kripton-85 DTR AIRE Tiempo, min COLA SENSOR

12 CARACTERIZACION HIDRODINAMICA Respuesta Impulso: Celda de 100 m³ 0,008 Dato E(t),1/s 0,006 0,004 Modelo Mezclador Perfecto Corto circuito 0,002 0, Tiempo,s

13 CARACTERIZACION HIDRODINAMICA Banco de celdas de flotación de 130m³ E(θ) 1,4 1,2 1,0 0,8 N=1 N=3 N=7 N=5 1 celda 3 celdas 5 celdas 7 celdas 0,6 0,4 0,2 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 θ

14 BANCOS DE FLOTACION ARREGLOS Y PUNTOS DE CONTROL COMPANY VOLUME N Control m 3 Points LINE DIAGRAM Teniente Candelaria Pelambre Chuquicamata Escondida Collahuasi

15 CARACTERIZACION METALURGICA Transporte de Materiales: Modelo 2 etapas ESPUMA CONCENTRADO RETORNO COLECCION ARRASTRE ALIM. PULPA COLAS

16 PERFIL DE LEYES DE COBRE Celda de 130 m³ Profundidad de Celda, cm Ley de Cobre, % ESPUMA PULPA interfase +150 um um -45 um

17 MEDICION DE BURBUJAS Sistema de medición

18 MEDICION DE TAMAÑO DE BURBUJAS Análisis de imágenes: software UTFSM (a) db=1-2 mm (b) (c) (d) clusters overlapped, non-separated

19 MEDICION DE CARGA DE BURBUJA Recuperación de espuma D C Espuma B Pulpa A Gas en ascenso Interfase

20 MEDICION DE VELOCIDAD ESPUMA Sistema de medición VisioFroth

21 METODO DE ESCALAMIENTO Dimensionamiento de circuitos 100 Elementos claves: * Cinética batch estándar Recuperación % Cu Mo * Cinética de planta confiable Tiempo, s * Ajuste de balance 100 Recuperación, % Muestreo 1 Muestreo 2 Muestreo Nº de celdas

22 FACTOR DE ESCALAMIENTO NUEVA METODOLOGIA ξ k pulpa = kb k ap = k ξ α β γ b MEZCLADO ESPUMA SEGREGACION

23 SIMULACION METALURGICA Dimensionamiento de circuitos: Celdas 300 m³ vs 160 m³ Recuperación, % Tiempo, min

24 OPERACION CIRCUITO ROUGHER VARIABLES MANIPULADAS L1 Flujo de Aire, m3/min L2 L3 PERFIL DE AIRE Altura de espuma, cm Número de Celda HF L1 (cm) HF L2 (cm) HF L3 (cm) ALTURA ESPUMA Número de Celda

25 SIMULACION DE ESTRATEGIAS DE OPERACION Banco Rougher de Flotación Rec. de Cu (%) o Nivel Espuma (cm) Nivel Espuma Rec. Modelo Datos Rec. Modelo Ley Datos Ley Ley Acumulativa de Cu (%) Número de Celda

26 SIMULACION DE ESTRATEGIAS DE OPERACION Banco Rougher de Flotación Recuperación de Cobre, % um um um Data Data Data Número de Celda

27 CIRCUITO DE FLOTACION RCS : simplificado Alimentación ROUGHER Colas LIMPIEZA Concentrado Remolienda SCAVENGER

28 ANALISIS CIRCUITO RCS Efecto del rougher y limpieza en recuperación Planta R 100 C S Recuperación CuT, % LIMPIEZA ROUGHER PLANTA Tonelaje alimentación planta, tph

29 CIRCUITO DE LIMPIEZA Recuperación de Cu R C S Rec. Scavenger y Limpieza, Cu, % LIMPIEZA SCAVENGER COLUMNAS Recuperación Columnas, Cu, % Tonelaje alimentación planta, tph

30 CONCLUSIONES Avances en la Tecnología Celdas de mayor tamaño (economía de escala) Mejoras en diseño Circuitos simplificados Mediciones no Convencionales Mejoras Diagnóstico y Control de la Operación Nuevos Modelos Dimensionamiento de circuitos Evaluación de Estrategias de Operación

31 FIN

32 RECUPERACION Cu VS TAMAÑO DE PARTICULA

33 EL PROBLEMA Pérdidas de cobre en colas Rougher Pérdidas Cu, % CuTotal Cu Soluble 0 CY - 5 CY 4 5 CY # 150# 65# Clase de tamaño

34 Diagnóstico de la operación Columnas de flotación: Agua de lavado Sectores que no reciben agua de lavado: 30% del área total

35 Diagnóstico de la operación Columnas de Flotación HF = cm Hundimiento de la espuma

36 FACTOR DE ESCALAMIENTO α : factor hidrodinámico (régimen de mezclado) Dimensionless RTD, E(θ) m3 250 m3 LTST Model Dimensionless time, θ