Incremento de recuperación de partículas finas de Cu-Au mediante celda columna en etapa de limpieza

Transcripción

1 Incremento de recuperación de partículas finas de Cu-Au mediante celda columna en etapa de limpieza Pedro Paucar Romero Gerente de Procesos GoldFields La Cima S.A. Hyder Mamani Huánuco Superintendente de Metalurgia GoldFields La Cima S.A. Cristhian Curo Loro Metalurgista R&D GoldFields La Cima S.A. Jose Concha Lazarinos Deputy Managing Director Eriez Flotation Division - Perú Resumen Uno de los principales problemas que actualmente afrontamos es la variabilidad del mineral, las cuales ocasionan que se cuente con un proceso de flotación muy dinámico día a día. Una de las etapas del circuito de flotación evaluado que presenta una baja recuperación de Cobre y Oro es la etapa Cleaner Scavenger, cuyos valores obtenidos del circuito muestran bajos desempeños para Cu y Au que están en el orden de 30% y 20% respectivamente en este circuito. Figura 1. Recuperación por etapas Actualmente los resultados de los análisis microscópicos y metalúrgicos del circuito global Cleaner - Scavenger, indican una pérdida de Cu y Au en todas las fracciones de tamaño, siendo esto más crítico en el caso del Au, el cual se pierde aproximadamente el 8.76% del total de Au ingresante al sistema en el relave Cleaner Scavenger; mientras que en el caso del Cu esto representa el 2.24% en el mismo flujo. Para el mejoramiento de la recuperación de las partículas en el circuito de flotación Cl- Scv se decidió probar el uso de la Celda Columna que contaba con un novedoso sistema de cavitación. Este sistema produce burbujas de menor tamaño las cuales permiten mejorar la recuperación por tamaño de partícula en general. Las primeras pruebas fueron llevadas a cabo durante el 2013, comparándolo en forma paralela con las celdas mecánicas convencionales de la etapa de limpieza donde los resultados obtenidos mostraron indicios de buenos resultados en la recuperación de partículas finas e ultrafinas. Posterior a ello se procedió a validar dichos resultados en una segunda parte, para ello se procedió a efectuar pruebas por tiempos más prolongados para evaluar el desempeño de la celda columna con diferentes tipos de minerales. El presente trabajo muestra los resultados de todas las pruebas realizadas desde el 2013 hasta el 2015 utilizando para ello herramientas modernas de simulación, análisis estadísticos y microscópicos que nos permiten evaluar desde el punto de vista técnico-económico la viabilidad de este proceso para maximizar recuperaciones de los elementos valiosos.

2 INTRODUCCION Durante el año 2013, se efectuaron diversas pruebas con la Celda Columna realizando una evaluación en forma paralela con el circuito de primera limpieza. La Celda Columna empleada tenía dimensiones de 3m altura x 0.5m diámetro. Figura 2. Celda columna en Circuito Flotación 0.5m ø x 3m H paralela entre la Celda Columna y Celdas convencionales: 1. Alimento primera limpieza. 2. Alimento Cleaner Scavenger (Relave Circuito primera limpieza). El arranque de la prueba Semi-Industrial de Flotación con la Celda Columna, se dio durante el Esta celda columna de 0.91m ø x 6m H contaba con un sistema de cavitación y una bomba de recirculación de las colas. Figura 3. Celda columna en Circuito Flotación 0.91m ø x 6m H Las pruebas se realizaron en Mayo y Agosto del 2013, en las instalaciones de Planta Cerro Corona, siendo inicialmente las muestras estudiadas del alimento a primera limpieza. Los resultados mostraron incrementos en la recuperación Cu y Au con la Celda Columna en comparación con la celda convencional de primera limpieza, se observó un impacto positivo especialmente en los tamaños finos. Para ratificar dichos resultados y teniendo ya en cuenta que se tenía una clara ventaja en el uso de esta celda columna con respecto a las celdas convencionales se decidió efectuar pruebas industriales con una celda columna de mayor tamaño 6m altura x 0.91m diámetro. Previo al inicio de las pruebas de comparación paralela con los flujos de alimentación indicados, se ejecutaron pruebas preliminares para afinar los parámetros de operación de la Celda Columna (12 Test). Figura 4. Diagrama actual de Cerro Corona A raíz de ello durante el año 2015, se programó las pruebas con dos flujos de alimentación que se correrían en forma

3 Conc1 er Circuito Cleaner Las pruebas se realizaron los primeros meses del 2015, en las instalaciones de Cerro Corona. Las muestras estudiadas fueron el alimento a la primera limpieza y alimento a cleaner Scavenger, se trabajó con las mismas condiciones (físicas y químicas) de la pulpa que ingresa a las celdas convencionales. Dicha constante k, está en función a las variables de Jg, P y Db. Donde: Jg: Velocidad Superficial del aire, cm/s. P: Probabilidad de colección Db: Diámetro de las burbujas Figura 5. Diagrama de la prueba con Celda Columna con el flujo de alimentación al Circuito 1er Cleaner. Feed 1er Circuito Cleaner 1 Celda Columna 0.91mØ y 6mH 4 Celdas OK 50 Cola 1 er Circuito Cleaner La flotación de finos empleando la Celda Columna con el tubo de cavitación ocasiona una dispersión del aire logrando obtener burbujas de menor tamaño, por ello mejorando la constante cinética de flotación (k). Figura 7. Esquema de las Partes de la Celda Columna ConcCelda Columna Cola Celda Columna El objetivo de las pruebas fue evaluar la tecnología de celda columna con Cavitation para optimizar la recuperación de oro y cobre en el circuito de flotación. Figura 6. Diagrama de la prueba con Celda Columna con el flujo de alimentación al Circuito Cleaner - Scavenger FeedCleanerScavenger (Cola 1er Circuito Cleaner) 1 Celda Columna 0.91mØ y 6mH 4 Celdas OK 50 Cola Cleaner Scavenger Figura 8. Sistema de Cavitación que genera Burbujas de menor tamaño ConcCelda Columna ConcScavenger Cola Celda Columna MARCO TEORICO Los modelos de cinética de flotación contemplan como variable k que refleja la velocidad de flotación.

4 RESULTADOS 1. Primera etapa pruebas Mayo Figura 9. Resultados comparativos entre celda columna vs Celdas convencionales Las pruebas se realizaron utilizando una celda columna Eriez de dimensiones 0.5m ø x 3m H, dicha celda fue equipada con el sistema de generación de burbujas Cavitation Eriez. Además cuenta con una bomba con un variador de velocidad, cuya presión de descarga antes del sistema de cavitación estuvo entre 28 Psig 30 Psig. El nivel de pulpa fue controlado a través de un sistema automático que está conformado por una válvula pinch, un transductor de presión, y un controlador local. Adicionalmente la celda cuenta con un sistema de agua de lavado. Dado que la densidad de pulpa del alimento fue baja, obligó que se realizaran algunas modificaciones en el sistema de agua de lavado. Principalmente se modificó el diámetro y cantidad de agujeros, esto con la finalidad de tener una mejor distribución del agua de lavado dentro de la celda. Las pruebas fueron realizadas en una primera parte para la calibración del equipo en función a establecer los parámetros de trabajo tales como flujo de aire (CFM), flujo de agua de lavado, nivel de pulpa entre los más importantes. Como pudimos observar el uso de celdas columna permitió incrementar la recuperación de Cu, Au y Fe por consiguiente era necesario un análisis de recuperación por tamaños de partícula a fin de establecer las causas de este incremento. De acuerdo al análisis realizado se pudo establecer que hay un impacto positivo en la recuperación por tamaños, siendo las partículas intermedias <-53 µm, +20 µm>, así como en tamaños finos menores a 20 µm. Figura 10. Recuperación por tamaños de partícula - Cu Tabla 1. Condiciones de pruebas industriales en Planta Figura 11. Recuperación por tamaños de partícula - Au En resumen podemos indicar que el test 4 es el que mejor performance tiene pudiendo ser comparado con la recuperación global Cleaner, también podemos observar que la recuperación de Au se incrementa de manera abrupta en más de 15 puntos porcentuales esto como veremos más adelante es por un tema de mejora de recuperación de finos.

5 Los resultados obtenidos indicaron resultados casi similares entre la celda columna y el circuito de primera limpieza, sin embargo, se observó un impacto positivo sobre los tamaños intermedios y finos, especialmente en el Au. En función a lo visto en esta primera etapa se estableció con ERIEZ una siguiente etapa de pruebas piloto a fin de evaluar las mejores condiciones obtenidas en esta primera etapa y que son mostradas en la tabla 2. Las pruebas fueron desarrolladas en dos etapas, en ambos casos la evaluación fue comparativa entre el comportamiento de la celda columna versus las celdas OK 50 de primera limpieza con la modificación del cambio del flujo de aire de 2 a 2.5 CFM. Los resultados son mostrados a continuación en el siguiente gráfico. Figura 12. Resultados Pruebas Celda Columna en Primera Limpieza Tabla 2. Condiciones óptimas para pruebas industriales en Planta 2da etapa. 2. Segunda etapa pruebas Agosto Las pruebas se realizaron en Agosto del 2014, en las instalaciones de la Planta concentradora Cerro Corona. Las muestras estudiadas fueron el alimento a primera limpieza. Se trabajó con las mismas condiciones (físicas y químicas) de la pulpa que ingresa a las celdas OK-50 (primera limpieza). De igual forma se muestran los resultados de los muestreos comparativos durante las pruebas industriales en las celdas de primera limpieza los cuales son mostrados en el siguiente gráfico. Figura 13. Resultados muestreos comparativos en Primera Limpieza Se realizaron en un total de 8 pruebas las cuales fueron divididas en dos etapas y las cuales son detalladas en el siguiente cuadro resumen. Tabla 3. Condiciones para segunda etapa de pruebas industriales De acuerdo a lo mostrado se pudo evidenciar que en el primer juego de pruebas se tiene una mayor recuperación por parte de la celda convencional en el Cobre pero lo resaltante de estas pruebas es que en las dos pruebas se tiene una mayor recuperación de Au, mayormente

6 perdido en el relave Cleaner Scavenger en los tamaños ultrafinos y que representa el 8.75% del total de Au que ingresa al circuito de flotación. Figura 14. Resultados comparativos Recuperaciones Cu Test Planta significativas ya que en promedio la diferencia está en 1% a favor de la celda OK 50, lo cual nos puede indicar que los resultados están dentro de los rangos de tolerancia establecidos para esta prueba. Figura 16. Resultados comparativos Recuperaciones Au Test Planta En el siguiente grafico mostramos la relación grado versus recuperación en la cual podemos observar que el grado oscila entre 10 y 20% de Cu con recuperaciones que oscilan entre 96 y 99% respectivamente. Figura 15. Grado versus Recuperación Cu En el caso del Au se tienen grados entre 20 y 40 g/t con recuperaciones que oscilan entre 78 y 94%, siendo en este caso la recuperación más baja en las celdas convencionales OK-50 mientras que la recuperación más alta obtenida fue de la celda columna a 2.5 CFM de aire. Figura 17. Grado versus Recuperación Au En la graficas se puede ver que las diferencias entre ambos resultados no son

7 En el caso del Au se tiene un resultado diferente, esto debido a que en promedio en ambas pruebas se tiene una diferencia de 1.5% a favor de la celda columna, lo cual nos indica que hay una posibilidad de incrementar la recuperación del mismo y reducir las pérdidas en el relave Cl Scv. que está asociado a una reducción en masa en la misma fracción de 3.2%. Figura 19. Recuperación por tamaños de partícula para Cu, % En vista de los resultados obtenidos, se procedió a realizar un análisis valorado a nivel de tamaños de partícula entre ambas celdas para establecer las diferencias significativas y que puedan explicar el comportamiento en ambos elementos valiosos. Los resultados son mostrados a continuación donde se puede establecer el comportamiento de ambos elementos valiosos en ambas celdas de flotación. Figura 18. Recuperación por tamaños de partícula para Cu, % En el caso del Au tenemos que hay un impacto positivo en la recuperación de finos en la celda columna, en la fracción de tamaño -25 micrones se tiene una ganancia de 6.01% en comparación a la celda convencional OK-50. La recomendación final de estas pruebas fue efectuarlo con una celda columna de mayor dimensión y variando el flujo de alimentación, puesto que se conocía que el circuito Cleaner Scavenger mostraba bajas recuperaciones de Cu y Au. 3. Tercera etapa pruebas De estos gráficos podemos establecer que hay un impacto positivo en la recuperación de partículas finas, específicamente según los resultados obtenidos se tiene una reducción de cobre en la fracción de tamaño -25 micrones en el relave de 8.7% Las pruebas se realizaron utilizando una Celda Columna semi - industrial Eriez de dimensiones 0.9m ø x 6m H (Ver Figura 20). Dicha celda fue equipada con el sistema de generación de burbujas Cavitation. Además con una bomba con variador de velocidad.

8 El nivel de pulpa fue controlado a través de un sistema automático que está conformado por una válvula pinch, un transductor de presión, y un controlador local. Adicionalmente la celda cuenta con un sistema de agua de lavado del tipo Quick Lift. nos indica son confiables para el diseño de celdas industriales. Figura 20. Grado versus Recuperación para Cu en 1ra Limpieza, % Las muestras estudiadas fueron el alimento a la primera limpieza y alimento a cleaner Scavenger. Se trabajó con las mismas condiciones (físicas y químicas) de la pulpa que ingresa a las celdas mecánicas. Las principales variables manipuladas en estas pruebas fueron: Tasa se inyección de aire (CFM). Colchón de espumas Agua de lavado. Tabla 4. Condiciones para pruebas industriales 1ra Limpieza Similar evaluación se realizó para el oro, cuyos resultados se muestran en la Figura donde la curva recuperación vs grado para el Au se muestra con mayor dispersión que la curva construida para el Cu. Esto podría deberse a la posible presencia de partículas de oro libre que pueden dar ciertas distorsiones durante la preparación y análisis de las muestras. Figura 21. Grado versus Recuperación para Au en 1ra Limpieza, % Los resultados obtenidos en las pruebas en primera limpieza en la celda columna de mayor tamaño (0.9m ø x 6m H), son semejantes e inclusive mejores (en ley de concentrados) a los que se obtuvieron con la celda piloto pequeña (0.5m ø x 3m H). Esto garantiza la representatividad y escalabilidad de estos resultados, lo que De acuerdo a lo observado se pudo establecer que en la etapa de primera limpieza los resultados obtenidos en la celda columna semi-industrial fueron semejantes a los obtenidos en las celdas mecánicas OK-50.

9 Al no obtenerse un mejoría significativa en cuanto a la recuperación de cobre u oro que justificara mayores pruebas industriales en esta etapa sr tomo la decisión de evaluar la etapa cleaner Scavenger ya que las pruebas anteriores mostraron que el efecto de esta celda columna está centrado en la recuperación de partículas finas. Algunas experiencias anteriores indicaban que la celda columna con sistema Cavitation es más eficiente para la recuperación de partículas finas en comparación de celdas convencionales (ver Figura 7). Figura 22. Grado versus Recuperación comparativo para Cu, % las burbujas, lo cual también dependerá de la gravedad específica del mineral. Para el caso del cobre generalmente se flota tamaños de partículas entre 10µm 100µm. En el caso de oro (libre) generalmente se trabaja con partículas menores a 50µm. El porcentaje de sólidos en la pulpa sea menor a 35%. De acuerdo a lo revisado y verificado en el circuito Cleaner Scavenger, estas tres condiciones principales indicadas anteriormente se cumplían, por lo tanto la aplicación de la celda columna en la etapa cleaner Scavenger en Cerro Corona mostraba un gran atractivo que parecía que no podría presentar mayores inconvenientes para su desarrollo y aplicación. Tabla 5. Condiciones para pruebas industriales Cleaner Scavenger A pesar que existe un mito que las celdas columna pueden ser utilizadas solamente para limpieza, se sabe que esto no es del todo cierto. Lo real es que una celda columna puede ser utilizada en cualquier etapa de una planta de flotación, siempre y cuando el mineral a ser recuperado cumpla con ciertas condiciones: Elementos valiosos tenga un apropiado grado de liberación. Tenga el tamaño de partícula adecuado para ser transportado por Los resultados obtenidos de las pruebas según las condiciones indicadas en la tabla 5 nos muestra la relación entre la ley de cobre en el concentrado vs la recuperación de cobre obtenido en la celda columna en la etapa cleaner Scavenger. Como se puede apreciar en la mayoría de las pruebas se obtuvieron recuperaciones por encima del 60% de Cu; sin embargo, la ley del concentrado obtenido estuvo por debajo de 5% Cu.

10 Los análisis químicos del concentrado nos indican un alto contenido (> 25%) de insolubles en el concentrado. Este dato es importante, pues uno de los inconvenientes que dificultaron la eliminación de insolubles en el concentrado de la celda columna, fue el bajo porcentaje de sólidos en la pulpa alimentada a la etapa cleaner Scavenger. Este es uno de los inconvenientes que se tienen actualmente ya que el porcentaje de solidos alimentado a la celda columna estuvo por debajo de 8%, lo cual ocasionaron tres inconvenientes principales: - Insolubles - Tiempo de residencia - Recuperación de Oro. Figura 23. Grado versus Recuperación Circuito Cleaner Scavenger Cu, % Figura 24. Grado versus Recuperación Circuito Cleaner Scavenger Au, % En las Figura 25 y 26 se pueden observar que en todos los casos la recuperación de la celda columna fue superior que las celdas mecánicas OK-50 tanto en cobre como en oro respectivamente. Figura 25. Comparativo recuperación - Cleaner Scavenger Cu, % La Figura 24 muestra la relación entre recuperación versus ley de oro en el concentrado. Figura 26. Comparativo recuperación - Cleaner Scavenger Au, % Se observa que es posible producir concentrados con leyes de 12 g/t Au, con recuperaciones de oro de 40%, esto al igual que en el caso de cobre, se espera que trabajando con pulpas más densas y con la celda columna con un sistema de agua de lavado especialmente diseñado para estas condiciones, se pueda producir concentrados de mejor calidad sin afectar drásticamente la recuperación.

11 En promedio se estima que la recuperación en la celda columna fue 64% Cu, mientras que la recuperación de las celdas mecánicas se piensa fue menor al 35% Cu (Figura 27). Figura 27. Comparativo Cu Recuperación Celda columna vs. OK-50 - Cleaner Scavenger 4. Balance de masa Calculo de incremento en recuperación. En la evaluación se consideró la instalación de una etapa cleaner Scavenger con una celda columna. Esta celda columna fue dimensionada en base a la información colectada en las pruebas piloto y en base al balance de masa enviado. Figura 29. Resultado Balance masa Cu - Cleaner Scavenger Se estima que la recuperación de las celdas mecánicas es mucho menor que 35% Cu, porque se ha observado que las celdas mecánicas no logran flotar constantemente. En relación a la recuperación de oro (Figura 28), el valor promedio en la celda columna fue de 45% Au, por su lado la recuperación en las celdas mecánicas estuvo por debajo del 24%. Las recuperaciones y leyes de concentrados considerados en el balance fueron tomados de las curvas recuperación vs ley obtenidas en las pruebas. Figura 30. Resultado Balance masa Au - Cleaner Scavenger Figura 28. Comparativo Au Recuperación Celda columna vs. OK-50 - Cleaner Scavenger

12 El resultado del balance nos muestra que la celda columna podría representar un aumento en la producción global de cobre de 0.5% Cu. Mientras que en el caso de oro se estima que el aumento en la producción global de oro estaría alrededor del 3% Au. 5. Conclusiones. En función a los resultados obtenidos durante estas pruebas se ha podido concluir lo siguiente: 1. La aplicación de la celda columna en la etapa de primera limpieza, permitió obtener una recuperación promedio de 93.8 % Cu con leyes promedio de 18.9% Cu. 2. En el caso del oro la recuperación promedio fue de 87.2 % Au y las leyes del concentrado fueron en promedio de 24.6 g/t. 3. Por otro lado, las recuperaciones promedio obtenidas en la celda OK-50 fueron 93.5% Cu con una ley de 19.6% Cu. 4. En el caso de oro la recuperación fue 87.0% Au y una ley de concentrado de 26.0 g/t Au. 5. Las recuperaciones fueron ligeramente superior en la celda columna, pero no mostraron alguna mejoría a tener en cuenta. 6. Los resultados obtenidos en la etapa Cleaner Scavenger fueron sorprendentes, ya que se observó que la celda columna podría obtener recuperaciones de 60% Cu, con leyes de concentrado de alrededor de 5% Cu. 7. La realización de campañas de muestreos en paralelo indicaron que las celdas convencionales producen concentrados con leyes de 9% Cu en promedio, con una recuperación de 35% Cu. 8. En relación al oro, la recuperación promedio en la celda columna fue de 45% Au con una ley de concentrado de 12 g/t Au. 9. Por otro lado la recuperación en las celdas OK-50 estuvo por debajo de 24% Au, con leyes promedio de 25 g/t Au. 10. Con el resultado del análisis de los balances de masa completos del circuito de flotación donde se obtuvo como resultado final que la recuperación de Cu incrementaría en 0.5% y en el caso del Au de 3%. 11. Bajo este análisis se obtuvo que la inversión CAPEX estaría bordeando 1 mllns US$ y un OPEX anual de 250 K US$ con un retorno de la inversión aproximadamente entre el 7 y 8 mes, posterior al inicio de operaciones de la celda columna (valores estimados). 6. Referencias bibliográficas I. C.J. Greet Flotation Plant Optimization AUSIMM The Minerals Institute. II Case scale up of Copper Cleaner at DeGrussa Copper. III. Canadian process technology Operation and Maintenance Manual. IV. International Journal of Mineral Processing, Volume 59, Issue 4, July 2000, Pages Development of a carryingcapacity model for column froth flotation V. Julius Rubinstein Flotación en columna Proceso, diseño y prácticas. VI. ERIEZ GF Reportes Pruebas celda columna