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
CONTENIDO Introducción Avances en el Diseño de Equipos Avances en el Conocimiento Mediciones de Caracterización y Diagnóstico Operación de Circuitos de Flotación Conclusiones
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
AVANCES EN LA TECNOLOGIA Celdas de gran tamaño 100-300 m³ Celdas neumáticas (Columnas, Jameson, Gcell) Circuitos simplificados R-C-S Instrumentación y control automático Escalamiento
CELDAS MECANICAS Uso de froth crowder AIRE AIRE Aire forzado Auto-aspirante Rotor abajo Rotor arriba
CELDAS MECANICAS Uso de rebalse internos Celdas de 130 m³ Celdas de 250 m³
COLUMNAS DE FLOTACION CONTRA-CORRIENTE AGUA LAVADO AGUA LAVADO CONC. CONC. Canadiense ALIM. ALIM. Microcel AGUA AIRE AIRE TAIL COLA Circulares : 4-4.5 m diám x 14 m altura Rectangulares : 2 x 8 x 14 m
CELDAS NEUMATICAS DE FLOTACION CO-CORRIENTE AIRE AUTO ASPIRANTE ALIM. AGUA LAVADO CONC. COLA Celda Jameson Imhoflot G-cell
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
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)
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
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 0,000 0 200 400 600 800 1000 Tiempo,s
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
BANCOS DE FLOTACION ARREGLOS Y PUNTOS DE CONTROL COMPANY VOLUME N Control m 3 Points LINE DIAGRAM Teniente 130 7 4 1-2-2-2 Candelaria 130 10 5 2-2-2-2-2 Pelambre 130 9 5 1-2-2-2-2 250 5 5 1-1-1-1-1 Chuquicamata 160 8 4 2-2-2-2 Escondida 160 9 7 1-1-1-1-2-2-1 100 10 4 2-2-3-3 Collahuasi 160 9 5 1-2-2-2-2
CARACTERIZACION METALURGICA Transporte de Materiales: Modelo 2 etapas ESPUMA CONCENTRADO RETORNO COLECCION ARRASTRE ALIM. PULPA COLAS
PERFIL DE LEYES DE COBRE Celda de 130 m³ Profundidad de Celda, cm 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Ley de Cobre, % 0 5 10 15 20 25 ESPUMA PULPA interfase +150 um -150+45 um -45 um
MEDICION DE BURBUJAS Sistema de medición
MEDICION DE TAMAÑO DE BURBUJAS Análisis de imágenes: software UTFSM (a) db=1-2 mm (b) (c) (d) clusters overlapped, non-separated
MEDICION DE CARGA DE BURBUJA Recuperación de espuma D C Espuma B Pulpa A Gas en ascenso Interfase
MEDICION DE VELOCIDAD ESPUMA Sistema de medición VisioFroth
METODO DE ESCALAMIENTO Dimensionamiento de circuitos 100 Elementos claves: * Cinética batch estándar Recuperación % 80 60 40 20 Cu Mo * Cinética de planta confiable 0 0 5 10 15 20 Tiempo, s * Ajuste de balance 100 Recuperación, % 80 60 40 20 Muestreo 1 Muestreo 2 Muestreo 3 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Nº de celdas
FACTOR DE ESCALAMIENTO NUEVA METODOLOGIA ξ k pulpa = kb k ap = k ξ α β γ b MEZCLADO ESPUMA SEGREGACION
SIMULACION METALURGICA Dimensionamiento de circuitos: Celdas 300 m³ vs 160 m³ 100 90 Recuperación, % 80 70 60 50 300 160 40 0 5 10 15 20 25 30 35 Tiempo, min
OPERACION CIRCUITO ROUGHER VARIABLES MANIPULADAS 18 16 L1 Flujo de Aire, m3/min 14 12 10 8 6 4 45 2 40 0 35 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 L2 L3 PERFIL DE AIRE Altura de espuma, cm 30 25 20 15 10 5 Número de Celda HF L1 (cm) HF L2 (cm) HF L3 (cm) ALTURA ESPUMA 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Número de Celda
SIMULACION DE ESTRATEGIAS DE OPERACION Banco Rougher de Flotación 100 30 Rec. de Cu (%) o Nivel Espuma (cm). 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Nivel Espuma Rec. Modelo Datos Rec. Modelo Ley Datos Ley 25 20 15 10 5 Ley Acumulativa de Cu (%). 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 Número de Celda
SIMULACION DE ESTRATEGIAS DE OPERACION Banco Rougher de Flotación 100 90 Recuperación de Cobre, %. 80 70 60 50 40 30 20-45 um - 150 + 45 um + 150 um Data Data Data 10 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Número de Celda
CIRCUITO DE FLOTACION RCS : simplificado Alimentación ROUGHER Colas LIMPIEZA Concentrado Remolienda SCAVENGER
ANALISIS CIRCUITO RCS Efecto del rougher y limpieza en recuperación Planta R 100 C S Recuperación CuT, % 98 96 94 92 LIMPIEZA ROUGHER PLANTA 90 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Tonelaje alimentación planta, tph
CIRCUITO DE LIMPIEZA Recuperación de Cu 100 100 R C S Rec. Scavenger y Limpieza, Cu, %. 95 90 85 80 LIMPIEZA SCAVENGER COLUMNAS 90 80 70 60 Recuperación Columnas, Cu, %. 75 50 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Tonelaje alimentación planta, tph
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
FIN
RECUPERACION Cu VS TAMAÑO DE PARTICULA
EL PROBLEMA Pérdidas de cobre en colas Rougher Pérdidas Cu, % 9 8 7 6 5 4 3 2 1 CuTotal Cu Soluble 0 CY - 5 CY 4 5 CY 1 2 3 325# 150# 65# Clase de tamaño
Diagnóstico de la operación Columnas de flotación: Agua de lavado Sectores que no reciben agua de lavado: 30% del área total
Diagnóstico de la operación Columnas de Flotación HF = 90 100 cm Hundimiento de la espuma
FACTOR DE ESCALAMIENTO α : factor hidrodinámico (régimen de mezclado) Dimensionless RTD, E(θ) 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 130 m3 250 m3 LTST Model 0.00 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 Dimensionless time, θ