Investigación metalúrgica a nivel de planta piloto

Transcripción

1 Investigación metalúrgica a nivel de planta piloto Jorge Castillo Migone RESUMEN El presente trabajo aporta los resultados obtenidos en las primeras pruebas metalúrgicas de flotación de minerales utilizando la planta piloto automatizada, teniendo como objetivo ejecutar el proceso de flotación de minerales en circuito continuo. also define indirectly the required information with less cost and effort. Results suggest that the information gotten during pilot tests gives better grade of reliability. 22 La información que se obtiene en los programas de investigación metalúrgica, contribuye a definir la perfomance metalúrgica de los minerales al proceso de flotación en forma más confiable. Se propone una comparación con los tests en ciclo cerrado de laboratorio que también definen indirectamente la información requerida con menor esfuerzo y costo. El diseño de la investigación metalúrgica dependerá, tanto del tipo de mineral, como de los procesos a tratar y su objetivo será determinar la adaptabilidad del mineral en relación con el tipo de planta a instalar, además de determinar las mejores condiciones a fin de lograr resultados metalúrgicos óptimos. Los procedimientos metalúrgicos permiten reproducir y predecir el tratamiento de los minerales. Los resultados sugieren que la información que se obtiene en pruebas en planta piloto ofrece mayor grado de confiabilidad. ABSTRACT The metallurgical research design will depend of the ore and the processes involved, and the objective will be determine the adaptability of the ore according to the plant to build, also it s possible determine the best conditions that can give good metallurgical results. The metallurgical procedures let reproduce and predict the possible behaviour of the ores. The information obtained during metallurgical tests is used by mining companies to take decisions on several items such as operational, investment or feasibility. PALABRAS CLAVES Yacimiento, Ley de mineral KEY WORDS Ore deposit, Mineral grade. INTRODUCCIÓN This document presents the results obtained during the first flotation tests employing an automatized pilot plant with the objective of execute a continuous flotation circuit that let know the adaptability of the ore to the plant that will be installed. The information obtained will give the best operative conditions for optimum metallurgical results. The information obtained during metallurgical testwork programs help to define the metallurgical performance of the ores during a flotation process in trustful way. It s proposed a comparison against locked cycle tests that La investigación metalúrgica es de especial importancia en el diseño del procesamiento de minerales. Estos trabajos se desarrollan nivel de laboratorio y de planta piloto. Los procedimientos metalúrgicos permiten reproducir y predecir el tratamiento de los minerales. La información que se genera en los estudios metalúrgicos sirve a las empresas mineras para la toma de decisiones: operacional, inversión o factibilidad. El diseño de la investigación metalúrgica dependerá, tanto del tipo de mineral, como de los procesos a tratar

2 y su objetivo es determinar la adaptabilidad del mineral con relación al tipo de planta a instalar, además de determinar las condiciones y lograr resultados metalúrgicos óptimos. La instalación de una planta concentradora comprende estudios de ingeniería y viabilidad que implican criterios de diseño, los que deberán estar basados en la investigación metalúrgica realizada sobre muestras representativas de mineral. Es importante que, de acuerdo a experiencias en otros proyectos, los criterios de diseño contemplen la flexibilidad suficiente en los circuitos propuestos a fin de asegurar los diferentes comportamientos que presentará la variabilidad del mineral. Después del arranque de planta, los supervisores suelen encontrar dos situaciones extremas. Primero, que la planta puede haber sido sobredimensionada, lo que genera altos costos operativos; segundo, que no se reproducen los resultados esperados sobre los que se basó inicialmente el proyecto, lo que complica el flujo de caja proyectado. Las diferencias pueden ser por los ratios de producción, la calidad del concentrado o mayor costo operativo esperado. el capital invertido por las empresas mineras. Esto implica que las empresas mineras asuman una política de reducción de costos de inversión en nuevos proyectos a fin de mantenerse operativas y con márgenes de ganancia. La correcta evaluación de un depósito mineral involucra el conocimiento de varias disciplinas, que incluye la intervención de especialistas en exploración geológica, ingeniería de minas, procesamiento de minerales, economía minera y comercialización. En las primeras etapas del proyecto pueden ser suficientes la ejecución de pruebas de investigación metalúrgica en pequeña escala y de bajo costo. Los resultados obtenidos son limitados debido a la dificultad de predecir con precisión los efectos de la recirculación de los productos intermedios de la flotación, lo que causa incertidumbre en su aplicación. En este escenario, es necesario ejecutar pruebas en circuito continuo con el uso de plantas pilotos convencionales. De esta manera se genera información que la ingeniería de detalle requiera para desarrollar los respectivos flow sheets de los circuitos y el dimensionamiento de los equipos en forma confiable. En la actualidad, es frecuente trabajar yacimientos con leyes más bajas, lo que sumado al riesgo que involucra la variación en el precio de los metales, ocasionan un decrecimiento en el rendimiento financiero que trae como consecuencia un menor retorno en La ejecución de pruebas a nivel piloto tiene la desventaja de requerir mayor mano de obra, con el consiguiente mayor costo de su ejecución y solamente podrían ser viables en caso de grandes proyectos mineros. En la tabla 1 se presentan algunas opciones comparativas. 23 Item Cantidad de mineral Costo de operación y análisis. Personal Información Limitaciones Ventaja Nivel batch kg/programa de pruebas US$ 150 /test 1 ingeniero y 1 técnico Caracterización del mineral Etapas y cinética de flotación Dosificación de reactivos No permite la evaluación en circuito continuo Simple y barato Nivel planta piloto 50 kg/hora de prueba US$ 1000/día de operación 1 ingeniero y 4 técnicos Balance de materia Balance metalúrgico y agua Información para la ingeniería de detalle Demanda mayor cantidad de mineral Mayor costo Genera relaves Permite evaluación en flujo continuo Proporciona datos fiables para escalamiento industrial Genera suficiente cantidad de concentrado para pruebas de lixiviación/fundición Tabla 1 - Datos referenciales de pruebas a nivel batch y a nivel continuo en planta piloto.

3 De otro lado, las pruebas en ciclo cerrado es la metodología utilizado para obtener estimaciones preliminares de cargas circulantes, aunque recientes trabajos de investigación discuten la dificultad de conocer la etapa en que se alcanza el estado de equilibrio y la dificultad en la interpretación de resultados con la precisión requerida. Este trabajo evalúa los resultados de pruebas ejecutadas en circuito continuo en planta piloto y los obtenidos a nivel laboratorio en ciclo cerrado sobre un mineral de cobre. En el contexto planteado, podemos seleccionar ciertas interrogantes, tales como: Qué grado de confiabilidad ofrecen las pruebas de investigación metalúrgica a nivel piloto? Qué información genera la evaluación de un test de ciclo cerrado en un mineral y cuál es su relación con el tratamiento continuo a nivel piloto? Qué calidad de concentrados y qué grados de recuperación es posible obtener a nivel continuo y a nivel batch para un mineral de cobre? Las respuestas esperadas relevan la importancia de ejecutar una evaluación total del circuito de flotación que proporcione datos confiables comparando ambos procedimientos. La automatización de la planta incluye sistemas de control de nivel de pulpa en las celdas, control de flujo de pulpa y densidad de pulpa. Además, incluye el control sobre la dosificación de reactivos y monitoreo del ph. La celda columna es totalmente automatizada, destacándose control de flujo de pulpa, aire y agua de lavado. Este alto nivel de automatización permite replicar las condiciones operativas en todas las pruebas ejecutadas. La flexibilidad en el diseño de los circuitos en la planta piloto permite poder ser modificada a fin de adaptarse al procedimiento metalúrgico para cada mineral específico Las etapas y operaciones de las pruebas son: Molienda hasta obtener un P80 igual a 240 micras Flotación rougher Remolienda del concentrado rougher Limpieza del producto molido Relimpieza del concentrado cleaner Scavenger de las colas del cleaner La figura 2 presenta el flow sheet aplicado durante las pruebas. PLANTA PILOTO DE FLOTACIÓN 24 La planta piloto de flotación continua procesa alrededor de 60 kg/hora de mineral y cuenta con tres circuitos: molienda - clasificación, flotación y separación sólido - líquido. El circuito de flotación consta de dos bancos de 4 y 6 celdas con capacidad de 15 litros de pulpa cada una. Las etapas de limpieza se realizan en una primera fase en un banco de dos celdas y el recleaner en una celda columna de acrílico transparente. Los concentrados y relaves son transferidos de celda a celda por gravedad y con bombas peristálticas. (Ver figura 1). Figura 2 - Diagrama de flujo del proceso. PRUEBAS TIPO BATCH Se ejecutó pruebas preliminares discontinuas en circuito abierto a fin de establecer las condiciones de base para el test de ciclo cerrado y las pruebas en flujo continuo. De este modo se estableció el grado de molienda y remolienda, así como los tipos de reactivos y dosificación requeridos. Las pruebas de flotación a escala batch y en ciclo cerrado se efectuaron en celdas de laboratorio Denver con depósitos de volumen variable y autoaeración. La molienda se realizó en el molino de bolas de 12 x 12 y la remolienda en forma de lotes con molino de 1 kg de capacidad. PRUEBAS EN CICLO CERRADO Figura 1 - Planta piloto por flotación de minerales. Los tests en ciclo cerrado comprende una secuencia de pruebas de flotación en que los productos intermedios son

4 adicionados a una etapa apropiada del ciclo siguiente. Por consiguiente, la recirculación del concentrado scavenger hacia el primer cleaner es llevado a cabo por la adición del concentrado scavenger en la prueba (n-1) a la alimentación de la prueba cleaner (n). La serie de pruebas culmina cuando el circuito es estabilizado tal como se verifica por el peso y la ley de los productos finales. Estos valores deben permanecer constantes entre ciclos sucesivos y sus balances deberán coincidir con la muestra inicial. y cuarteadas a fin de tener porciones representativas para análisis de pesos y leyes de cobre. RESULTADOS La tabla 2 presenta los resultados comparativos obtenidos para el análisis de pruebas en la planta piloto y el test en ciclo cerrado ejecutados sobre el mineral de cobre. Se observa, en ambos procedimientos, similares resultados en la recuperación metalúrgica de cobre en todas las etapas de limpieza; sin embargo los balances metalúrgicos en las etapas de limpieza son diferentes. La recuperación metalúrgica en la etapa cleaner 1 es más alta en el test en ciclo cerrado respecto a los obtenidos a nivel piloto. La razón puede ser el hecho que en Producto Planta Piloto Ciclo Test % Cabeza alimento % Cu en rougher % Cobre en cleaner % en peso % Recuperación Cleaner % Cobre cleaner Recuperación cleaner 2 % Cu en concentrado Scv Peso % Recuperación Cu Scv % Total cobre en concentrado Total recuperación Cu Tabla 2 - Comparación de resultados en pruebas a nivel planta piloto y tests en ciclo cerrado. Cada prueba rougher utilizó 3 kg. de muestra mineral con 32 % de sólidos aproximadamente. Tal como se observa en la figura 2, el concentrado rougher fue remolido y reflotado simulando el circuito. Se adicionaron reactivos de flotación desde la molienda, en las celdas rougher y las etapas scavenger. PRUEBAS EN PLANTA PILOTO La prueba a nivel de planta piloto se inició con mineral a granulometría 100% menos ½ y alimentación al molino de bolas a razón de 1 kg/minuto y con 67% de sólidos. El over-flow del clasificador se transfirió a un acondicionador de pulpa y luego al circuito de flotación. Las pruebas fueron ejecutadas utilizando la configuración mostrada en la figura 2. La duración de las pruebas fue 14 horas. Después de 6 horas el circuito alcanzó el estado de equilibrio, se realizó la toma de muestras por espacio de 3 horas y cada 15 minutos. Las muestras en forma de pulpa fueron compositadas, secadas, pruebas discontinuas el operador puede extraer en forma muy cuidadosa mayor cantidad de espuma respecto a la acción de las paletas automáticas en celdas de flujo continuo de la planta piloto. Debido a esto, en las celdas en discontinuo, una pequeña cantidad de cobre se queda en la celda para intentar flotar en la etapa scavenger, lo cual explica su menor recuperación. Por haber obtenido menor recuperación de cobre en el concentrado cleaner 2 sería por la intención de elevar la ley del concentrado, por parte del operador, con el sacrificio de dejar mayor contenido de cobre en la celda. Esto podría interpretarse como una manipulación involuntaria del operador sobre los resultados, lo que no sucede en pruebas en flujo continuo.

5 26 DISCUSIÓN Las simulaciones en planta piloto resultan con mayor aproximación a las encontradas en la operación industrial respecto al test en ciclo cerrado. Se puede afirmar también que el concentrado de las pruebas en ciclo cerrado tiene menor contenido de contaminantes que el concentrado de las pruebas piloto, debido posiblemente a que partículas finas de contaminantes son arrastradas al concentrado junto con el agua. Si consideramos que el circuito de limpieza en el ciclo cerrado tiende a ser más diluido que las celdas en planta piloto, el lavado de espumas en el ciclo cerrado es más efectivo, lo que justificaría esta diferencia. El empleo de celda columna en la flotación re-cleaner contribuye a mejorar la calidad del concentrado cleaner 2 con una reducción significativa de los elementos contaminantes. CONCLUSIONES El desarrollo de un proyecto minero exige el uso intensivo de tecnología, a fin de procesar el mineral en condiciones más idóneas y rentables. Por ello será necesario que las variadas alternativas tecnológicas que se presentan en el desarrollo del proyecto, requieran evaluaciones de laboratorio y planta piloto durante la investigación metalúrgica. El diseño de la investigación metalúrgica dependerá, tanto del tipo de mineral, como de los procesos a tratar y su objetivo será determinar la adaptabilidad del mineral en relación con el tipo de planta a instalar, además de determinar las mejores condiciones para lograr resultados metalúrgicos óptimos. Los procedimientos metalúrgicos permiten reproducir y predecir el tratamiento de los minerales. La información que se genera en los estudios metalúrgicos sirve a las empresas mineras para la toma de decisiones: operacional, inversión o factibilidad. La información que se pueda obtener con pruebas simples a escala discontinua permite lograr importantes conclusiones; sin embargo, la evaluación en circuito continuo a nivel piloto resulta una simulación más cercana a los datos que se obtendrán a nivel de planta industrial. Las pruebas a nivel laboratorio en ciclo cerrado es una alternativa de evaluación para minerales monometálicos. Las pruebas a nivel piloto generan información confiable, aunque sus limitaciones sean requerir mayor cantidad de muestra mineral o su mayor costo involucrado. Una de las razones por las que se establecen las diferencias entre la evaluación de los dos tipos de procedimientos radica en que el proceso continuo en planta piloto resulta ser menos sensible a la influencia directa e inconsciente que puede ejercer el operador, que realiza una prueba batch, sobre la calidad de los productos. La evaluación completa del comportamiento metalúrgico de un mineral es más correcta definirla en circuito continuo que a nivel batch. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1 Andrade Vania, Santos Nilce, Goncalves Keila Obtaining metallurgical data from drill core samples using a Mini Pilot Plant. 34th Annual Meeting of Canadian Mineral Processors, G.E. Agar, W.B. Kipkie.- Predicting locked cycle flotation test result from batch data. CIM Bulletin November Gumtz G.D. and Fuerstenau, D.W. Simulation of locked cycle grinding. Trans SME/AIME, 1978; 247, 330, Reportes privados sobre pruebas metalúrgicas en planta piloto automatizada de flotación. Tecsup. Abril