DESAFIOS OPERACIONALES EN PROCESOS DE FLOTACIÓN

Transcripción

1 COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERÚ CDLL-TRUJILLO DIC-2016 DESAFIOS OPERACIONALES EN PROCESOS DE FLOTACIÓN ING. WILBER ARMAS PALACIOS SUPERINTENDENTE DE PLANTA CONSORCIO MINERO HORIZONTE S.A.

2 INTRODUCCIÓN En algunos casos, los diseños de ingeniería y las configuraciones de los procesos originales pueden disminuir el rendimiento de los procesos actuales; esto como consecuencia de los cambios en el cuerpo del mineral y cambios a la estrategias operativa del proceso. Con la aparición de la concentración y flotación a comienzos del Siglo XX se dio origen a lo que hoy conocemos como gran minería. Esto, debido a que se introdujo tecnología capaz de extraer más mineral valioso para el mercado y con ello aprovechar de mejor manera el proceso extractivo en general. Hoy, y debido a la caída de las leyes del mineral, esta etapa químico-física se ha hecho cada vez más importante y estratégica. IDENTIFICAR CUELLOS DE BOTELLAS EN PROCESOS DE FLOTACIÓN

3 PREGUNTAS QUE DEBEMOS HACERNOS Esta la planta de flotación trabajando a su nivel de diseño? Sabe si su planta puede obtener un mejor rendimiento? Si la respuesta es NO en algunos de estos casos. ENTONCES EXISTE LA OPORTUNIDAD DE LOGRAR UNA MEJORA DE LA EFICIENCIA.

4 PREGUNTAS QUE DEBEMOS HACERNOS Sabe que parámetros se deben medir para realizar mejoras? Existen antecedentes de muestreos realizados en su planta? Si la respuesta es NO en algunos de estos casos. ENTONCES EXISTE LA OPORTUNIDAD DE LOGRAR UNA MEJORA DE LA EFICIENCIA.

5 OBJETIVO Proporcionar los conceptos y fundamentos teóricos y prácticos necesario para conocer y comprender plantas de procesamiento de minerales como parte importante en la toma de decisiones estratégicas en las empresas mineras. Los principales desafíos en esta etapa del proceso extractivo son disminuir los costos energéticos, aumentar la vida útil de los equipos y componentes, incrementar la eficiencia y tener un control integrado.

6 DEFINICIONES IMPORTANTES Mineral: compuesto químico inorgánico, con una estequiometria constante y con una estructura cristalina, con uno o más compuesto útiles o de desecho. Ley, Grado o Tenor: Contenido relativo de un elemento químico en una mena mineral o en un mineral puro. Concentrado: Producto de un proceso de concentración de ley más alta con respecto de la alimentación en él o los elementos de interés. Que es concentrar? Es un proceso físico que consiste en aumentar la ley de la alimentación de la mena mineral y obtener un producto concentrado en el mineral valioso con el máximo de recuperación. Ganga: Producto de un proceso de concentración con ley mas baja respecto de la alimentación. Relaves o Colas: Material desechado de una planta de tratamiento de minerales después que los minerales valiosos recuperables han sido extraídos.

7 Principales características y propiedades de los minerales DUREZA PESO ESPECIFICO COLOR SOLUBILIDAD INSOLUBILIDAD MUCHAS DE ESTAS CARACTERÍSTICAS PERMITEN PODER SEPARARLOS Y CONCENTRARLOS Y OBTENER CONCENTRADOS DE ALTA LEY.

8 Métodos de Separación o Concentración. Las técnicas de separación toman ventajas en las diferencias de las características entre minerales. Flotación Gravedad Magnéticos Electrostáticos Radiométricos / Fotométricos La distribución del tamaño de partícula, forma, y densidad tiene gran influencia en los resultados de separación o concentración.

9 El procesamiento de minerales metálicos por concentración permite disminuir de manera importante la cantidad de material (ganga) que pasa a la etapa de extracción de elementos de interés, permitiendo un aumento de la eficiencia operacional y una disminución de los costos asociados. Se obtiene el primer producto comercializable en la línea productiva.

10 Flotación Es un proceso heterogéneo, involucra mas de una fase: sólido (mineral), liquido (agua) y gaseosa (aire-burbujas) y para entender el proceso es necesario estudiar las propiedades físico químicas de las superficies de los minerales y la relación entre sus fases e interfaces. En relación con su afinidad con el agua los minerales pueden presentar propiedades hidrofóbicas (sin afinidad) y propiedades hidrofílicas (con afinidad), que determinan su flotabilidad natural, y que esta directamente relacionado a su polaridad. Minerales Apolares (son hidrofóbicos) no reaccionan con los dipolos del agua. Ej. Azufre, sulfuros, grafito etc. Minerales de estructura simétrica y no intercambian electrones dentro de la molécula, no se disocian en iones. Minerales Polares ( aquellos que tiene la propiedad de hidratarse, ejemplo los óxidos.

11 QUE DESAFÍOS TENEMOS? Los desafíos comunes que enfrentan los metalurgistas en una planta de flotación se relacionan con: - Tipo de mineral - Calidad de concentrado, - Nivel de tratamiento/capacidad de tratamiento, - Características de la pulpa. - Tipo de tecnología. - Mantenimiento de los equipos.

12 Uno de los desafíos mas relevantes es la complejidad metalúrgica de los cuerpos mineralizados, esto porque si la metalurgia es compleja, la línea de proceso también lo será, incluyendo una gran cantidad de sistemas y reciclaje de productos intermedios, para lograr el objetivos de liberación y extracción. En materia de concentración y flotación los desafíos están relacionados con cómo extendemos la vida útil de los elementos de desgaste presentes en el proceso, ya que pasa a ser un ítem relevante dentro de los costos el continuo recambio de componentes. Otro desafío es la integración de los sistemas de control avanzado de los diversos procesos productivos de la concentradora: se busca incorporar una instancia de control supervisor que integre todos los procesos de la planta y que sea capaz de tomar decisiones en cada etapa, pero analizando la situación global, y no solo de forma aislada.

13 PARÁMETROS QUE SE PUEDEN AFECTAR: 1.- Tiempo de residencia. 2.- Nivel de recuperación 3.- Calidad del concentrado 4.- Incremento del costo operacional

14 Control de parámetros del proceso - Tonelaje de alimentación el aumento en la entrada resultará en una baja recuperación y alta ley en el concentrado final (menor tiempo de residencia). - Grado de adición de aire- La tasa de aireación es una variable de control efectiva, dado que la flotación responde más rápido a los cambios en la aireación, que otras variables, tales como la profundidad de la espuma. El aumento de aire, aumentará la recuperación y baja la ley del concentrado final (mayor arrastre). - Profundidad de la espuma- al bajarla aumentará la recuperación y baja la ley del concentrado final (arrastre).

15 DIAGRAMA DE FLUJO PARA UN MINERAL DE COBRE MOLIBDENO

16 DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA SEPARACIÓN DE COBRE NÍQUEL

17 DESAFÍOS OPERACIONAL: DESEMPEÑO METALURGICO DE LA PLANTA DE FLOTACIÓN MENOR AL ESPERADO.

18 MOLIENDA : MOVIMIENTO DE LA CARGA INTERNA EN UN MOLINO DE BOLAS Velocidad crítica, y velocidad de operación Grado de Liberación, es uno de los parámetros más importantes para controlar en la molienda y lograr el producto que se requiere para la flotación,

19 Reactivos La flotación es un proceso fisicoquímico que consta de tres fases sólido-líquido-gaseoso que tiene por objetivo la separación de especies minerales mediante la adhesión selectiva de partículas minerales a burbujas de aire. Los principios básicos en que se fundamenta el proceso de la flotación son los siguientes: La hidrofobicidad del mineral que permite la adherencia de las partículas sólidas a las burbujas de aire. La formación de una espuma estable sobre la superficie del agua que permite mantener las partículas sobre la superficie. Para establecer estos principios se requiere la adición de reactivos químicos al sistema. Estos reactivos de flotación son los colectores, depresores, activadores y modificadores, cuyas acciones principales son inducir e inhibir hidrofobicidad de las partículas y darle estabilidad a la espuma formada. Las partículas minerales hidrofóbicas tienen la capacidad de adherirse a la burbuja, en tanto que las hidrofílicas, como la ganga, no se adhieren. La superficie hidrofóbica presenta afinidad por la fase gaseosa y repele la fase líquida, mientras que la superficie hidrofílica tiene afinidad por la fase líquida.

20 FLOTACIÓN Flotación verdadera - Las partículas hidrofóbicas de adhieren a las burbujas y suben a la fase espuma / concentrado, es selectiva. Flotación por arrastre - Las partículas no adheridas a la espuma son arrastradas a la fase espuma o concentrado. No es selectiva y reduce la ley del concentrado.

21 Equipos EL USO DE CELDAS DE FLOTACIÓN FLASH REPRESENTA UN CLARO EJEMPLO DE UNA TECNOLOGÍA APLICADA PARA RECUPERAR MATERIAL VALIOSO EN FRACCIONES GRUESAS PRESENTES EN EL CIRCUITO DE MOLIENDA PARA ASÍ MINIMIZAR POTENCIALES SOBRE MOLIENDAS Y MAXIMIZAR LA EFICIENCIA EN PLANTA.

22 Equipos, tendencia al gigantismo HASTA LOS AÑOS 80, LAS CELDAS MÁS GRANDES LLEGABAN A LOS 50 M3, DE AHÍ A LA FECHA TENEMOS CELDAS DE 300 HASTA LOS 600 M3 LOS SISTEMAS AVANZADOS DE CONTROL DE PROCESOS, REDUCEN LAS OSCILACIONES DEL PROCESO Y LO GUÍAN HACIA LOS PUNTOS ÓPTIMOS EN QUE SE OBTIENE UNA OPERACIÓN MÁS ESTABLE PARA LOGRAR MAYOR PRODUCCIÓN Y CALIDAD.

23 CUAL ES LA FORMA QUE TENEMOS PARA ATACAR UN DESAFÍO OPERACIONAL, CUANDO EL DESEMPEÑO METALURGICO DE LA PLANTA DE FLOTACIÓN ES MENOR AL ESPERADO El muestreo de las colas (relaves) para realizar pruebas de flotación en laboratorio en caliente, es la forma mas rápida de determinar si hay un problema asociado a la máquina.

24 Flotación Las variables operacionales pueden ser modificadas dentro de ciertos rangos, ya sea manual o automáticamente. - Variables manipulas: sobre las que se actúa para modificar el proceso. - Variables controladas: o de salida que se miden para conocer el estado del proceso o sus productos.

25 La aplicación de control avanzado de procesos para circuitos de flotación esta diseñada para gestionar el flujo de material a través del circuito de flotación y los niveles de pulpa y espuma. El sistema monitorea varias señales, que se monitorea en el sistema de control de la Planta y manipula una serie de actuadores clave para lograr la máxima recuperación y grado del concentrado.

26 Visión de la espuma El sistema de visión de la espuma es una solución avanzada de procesamiento de imágenes, diseñada específicamente para el análisis de las características de la espuma en celdas de flotación. FL Smith: Instrumentación avanzada para circuitos de flotación.

27 CUALES SON LAS OPORTUNIDADES EN EL SITIO

28 EN RESUMEN PODEMOS SEÑALAR NO SE PUEDE CAMBIAR LO QUE NO SE PUEDE MEDIR

29 OTRAS PREGUNTAS QUE DEBEMOS HACERNOS - Cual será el tipo de mineral a procesar en los próximos años? - Que tipo de espumas producirá? - Mi circuito de flotación se encuentra preparada para el nuevo mineral? - Como será la calidad del concentrado, obtendremos la misma recuperación, se mantendrán los costos etc. Etc.?

30 Conclusiones Principales - Los principales desafíos se focalizan en obtener unidades productivas más económicas y seguras hacia las personas y el medio ambiente, Y en lo que a flotación se refiere, la prioridad es lograr la mayor recuperación y calidad de los productos finales lo que implica focalizar la eficiencia en esos aspectos. - Reducir los gastos de inversión mediante diseños más simples, abarcando menores áreas de construcción y disminuir también los costos de operación a través de una mayor eficiencia energética y menor gasto de mantenimiento. - En esa línea, recomienda sistemas capaces de procesar grandes volúmenes de material y que puedan ser controlados eficientemente. - En la parte de limpieza es fundamental lograr mejores leyes de concentrado. Sin embargo, si junto a lo anterior se logran muy buenas recuperaciones en esta etapa, es posible optimizar el proceso completo.

31 Conclusiones Principales - La eficiencia energética es de primera importancia por su impacto en la economía del proyecto donde un siguiente paso es el de tener la mayor automatización posible, llevándola a operar bajo sistemas expertos. - Debemos entender que el incremento de una fracción de recuperación de las especies principales, significa miles o millones de dólares, según el tipo de mineral o la capacidad de tratamiento. - El costo / beneficio de enfrentar y resolver un desafía siempre significa mayor productividad. - Estos temas también plantean grandes desafíos hacia la preparación de nuestros futuros profesionales y es necesario buscar la especialización en estos campos de interés.

32 ENCAMINADOS EN EL CAMBIO GRACIAS