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Optimizacin Integral de la planta de flotacin diferencial de cobre/molibdeno Marcial Medina

Mineralurgia 2004 Tecsup Pat. 1

OPTIMIZACIN INTEGRAL DE LA PLANTA DE FLOTACIN DIFERENCIAL DECu/Mo DE CODELCO CHILE, DIVISIN SALVADOR

RESUMEN

La Planta de Flotacin Diferencial de Cobre /Molibdeno de Codelco Chile, DivisinSalvador fue estudiada y algunas de sus variables operacionales fueron evaluadas aescala industrial luego de ser estudiadas a escala de laboratorio. El Porcentaje deslidos en el Flujo de Alimentacin a la Planta fue incrementado a 50%, que permitereducir el consumo de agua industrial en ms del 90% que se empleaba para realizarla dilucin de la Pulpa en la etapa Rougher, El cambio en el porcentaje de slidosefectuado produce adems un incremento del tiempo de residencia de la etapaRougher en ms de 40%. Tambin se demostr que es posible eliminar la adicin deCianuro de Sodio en la etapa de purificacin, sin afectar el rendimiento de la Planta. Laeliminacin del Uso del cianuro de sodio permite un ahorro importante en los costosoperacionales de la planta, se reduce el impacto ambiental al no tener ya los ionesCianuro en el sistema y se mejora las condiciones de seguridad y ambientales para lostrabajadores al eliminarse la posibilidad de emanacin de gas cianhdrico. Losresultados mencionados son posibles de alcanzar implementando algunos cambios enla instrumentacin y sistemas de control del proceso. El cambio implementado en ladistribucin y los puntos de adicin del reactivo depresante permite un ahorro de 20%en el consumo del reactivo depresante (Anamol D : Mezcla de Sulfuro de sodio ytrixido de arsnico). Todos estos cambios permiten alcanzar un gran ahorro en loscostos operacionales y as mismo se reduce el impacto ambiental por el menorconsumo de agua y menor presencia de reactivos residuales en los efluentes por laeliminacin del cianuro de sodio del proceso y el ahorro en el reactivo depresante.

INTRODUCCIN

Muchos procesos de flotacin carecen de un sistema efectivo de control del proceso.Mejoramientos en el control del proceso o automatizacin del mismo puede mejorar elrendimiento metalrgico de la Planta (Mazzour, 2003) as como tambin unadisminucin en el impacto ambiental por la menor presencia de reactivos residuales enel efluente que finalmente va al lugar de disposicin de los relaves.

En el proceso de concentracin de minerales por flotacin, hay muchas variables queinteractan entre ellas haciendo el proceso an ms complejo. Las variables sonbsicamente relacionadas a las propiedades de los minerales, caractersticas de losreactivos de flotacin y propiedades de los equipos de flotacin. En el presente estudiose evaluaron tipos de reactivos, el efecto del tiempo de acondicionamiento y ladensidad de la pulpa, con el objetivo de mejorar el rendimiento metalrgico, mientrasse reduce el impacto ambiental ocasionado por la planta de flotacin diferencial deCu/Mo.

El acondicionamiento de los reactivos y su distribucin lo que implica identificaradems los mejores puntos de adicin es muy relevante ya que tiene un impacto muy



importante sobre el consumo y el rendimiento metalrgico de las plantas de flotacin(Bazin y Proulx, 2001).

Los depresantes tpicos para el proceso de flotacin diferencial de Cu/Mo son Anamol D ( NaS y As2O3), el reactivo Nokes o Lr-744 ( P2S5 y NaOH) y NaHS (Medina 2003), entodos estos reactivos el in responsable que ocasiona la depresin selectiva (desorcindel colector) es el in (HS)-. Uno de los principales problemas es el envejecimiento delos reactivos especialmente en la presencia del oxgeno, as que los reactivos deben seraadidos por etapas para mejorar la eficiencia de los reactivos y del proceso deflotacin diferencial de Cu/Mo.

TRABAJO EXPERIMENTAL

PRUEBAS EN LABORATORIO

El procedimiento estndar para las pruebas de flotacin batch son frecuentementedistorsionadas por acciones subjetivas normalmente asociadas al control manual delnivel de la pulpa, algunas veces por el uso de flujo variable de aire y el arrastre manualdel concentrado. Se han desarrollados muchos esfuerzos dirigidos a desarrollar nuevosequipos para el control automtico en las celdas de flotacin (Hamilton y Guy, 2001).En este estudio un protocolo estndar para las pruebas batch fue desarrollado y unsistema automtico para la remocin del concentrado fue desarrollado. El sistema fueinstalado en una celda Wemco de 2.6 Litros, donde se pudo desarrollar todos losgrupos de pruebas desarrollados con el objetivo de evaluar y optimizar el proceso deflotacin diferencial de Cu/Mo. Las pruebas de flotacin tuvieron un mejor grado deconfianza y un alto grado de repetibilidad. Las principales variables que fueronestudiadas fueron: Agitacin, porcentaje de slidos, flujo de nitrgeno al sistema,condicionamiento qumico de la pulpa, tiempo de acondicionamiento, tiempo deflotacin y la distribucin de los reactivos. El uso del gas nitrgeno en lugar del aire,permite reducir la oxidacin del reactivo depresante permitiendo reducir su consumo.En algunas plantas en lugar de usar un suministro de flujo de nitrgeno externo serecircula el aire en un circuito cerrado, mejorando la concentracin del gas nitrgenoen el sistema gaseoso. El efecto de estas variables fueron evaluadas con anlisisqumicos de los principales componentes del mineral y adems se controlo las lecturasde potencial redox, muestras de la alimentacin, concentrado y relave fueroncaracterizada para cada prueba.

PRUEBAS EN PLANTA

Las pruebas a escala industrial fueron realizadas en el circuito de flotacin diferencialde Cu/Mo de la planta de Codelco Chile, Divisin Salvador. En la Figura 1 se muestraun diagrama simplificado del circuito, el cual esta conformado por 3 bancos rougher yuna etapa de limpieza en celdas mecnicas, una segunda etapa de limpieza encolumnas y finalmente una etapa de purificacin en celdas mecnicas.



Figura 1:Diagrama simplificado de la planta de flotacin diferencial de Cu/Mo

RESULTADOS Y DISCUSIONES

Porcentaje de slidos

La probabilidad de colisin entre las partculas y burbujas es directamente proporcionala las dos variables, teniendo como sistema al equipo de flotacin, mejorando larecuperacin de la especies valiosa. Figura 2 muestra los resultados de las pruebas aescala de laboratorio, donde se aprecia que la recuperacin se incrementa a medidaque aumenta el porcentaje de slidos se tiene resultados para dos dosis del reactivodepresante. A escala industrial el flujo del rea superficial de burbuja es limitado,convirtindose en un limitante para la recuperacin. Tambin el incremento delporcentaje de slidos incrementa la viscosidad de la pulpa, factor que reduce elmezclado de la pulpa, se incrementa el atrapamiento de partculas en la espuma ypermite la segregacin de slidos, sedimentando en cierta medida las partculasgruesas.

Concentrado Cu/Mo

Espesador

Tanque Acondicionador

Etapa Rougher

Concentrado de Molibdeno

Etapa de Purificacin

1ra Etapa de Limpieza 2da Etapa

de Limpieza



Figura 2:Recuperacin de molibdeno Versus porcentaje de slidos para dos dosis

diferentes de reactivo depresante.

As aunque las recuperaciones de Molibdeno a porcentajes de slidos altos fue mejoren pruebas a escala laboratorio, se defini en 50% de slidos en la pulpa de ingreso alprimer banco rougher, debido a las limitaciones sealadas lneas arriba y a losproblemas operacionales que puedan presentarse en el transporte de la pulpa aporcentaje de slidos ms altos a travs de las tuberas, las bombas y la disminucinde la ley de molibdeno en el concentrado ocasionado por el aumento del atrapamientode partculas en la espuma.

Para ajustar al porcentaje de slidos definido en el ingreso al primer banco rougher setubo que eliminar algunas lneas de adicin de agua, que se usaban para diluir lapulpa. As de once puntos de adicin de agua (en el circuito rougher) slopermanecieron 2 en el segundo banco rougher. Esta modificacin en los puntos deadicin de agua permiti reducir en ms del 90% el consumo de agua industrial usadopara la dilucin de la pulpa, ahorrando aproximadamente 400 m3/da.

Se registr las leyes de molibdeno a travs de lecturas de Rayos X en los relaves deltercer banco rougehr antes y despus de realizar el cambio propuesto sobre los puntosde adicin de agua. La Figura 3 Muestra que la ley de Molibdeno en el relave finalligeramente disminuye despus de realizarse el cambio. El cambio se realiz el da 18.El otro beneficio importante que se alcanz con el ajuste del porcentaje de slidosdesde 40% a 50% fue el incremento en 40% el tiempo de residencia.

0

20

40

60

80

100

45 50 55

% de s lidos

3 kg/ton 4 kgs /ton



Figura 3:Lecturas de la ley de Molibdeno en el relave final realizados con rayos X

Tiempo de Acondicionamiento

El acondicionador de cabeza juega un rol importante en trminos de la efectividad delreactivo depresante, por ejemplo a escala de laboratorio se alcanz una recuperacinmenor en 12% de cobre, para la misma recuperacin de molibdeno. Ver la Figura 4.Tambin se encontr que existe un tiempo de acondicionamiento crtico, para ladepresin de las especies de Cobre y Fierro.

Figura 4:Efecto del tiempo de acondicionamiento sobre la recuperacin de cobre

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Fecha y turno

Ley

de M

olibd

eno

(%)

Ante Despus

02468

101214161820

0 30 60 90 120 150 180 210 240

tiempo (s.)

Rec

uper

aci

n (%

)

s in acondicionamiento con acondicionamiento



Dosis de Anamol

En la operacin de una Planta de Flotacin diferencial de Cu/Mo un importanteporcentaje de los costos operacionales esta relacionado al consumo del reactivodepresante. Las Figuras 5 y 6 muestran el efecto de la dosis del Anamol sobre la ley yla Recuperacin, se puede observar que a una dosis de 4.4. kg/t se obtiene la mejorrecuperacin de molibdeno, sin afectar la Ley del concentrado.

Figura 5:Efecto de la dosis de Anamol sobre la recuperacin de Cu, Fe y Mo

Figura 6:Efecto de la dosis de Anamol sobre la Ley de Cu, Fe y Mo

02468

0 2 4 6Dosis Anamol (Kg/Ton)

Recu

perac

in Fe

, Cu

(%)

80

85

90

95

Recu

perac

in Mo

(%)Cu

Fe

Mo

05

10152025

0 2 4 6Dosis Anamol (Kg/Ton)

Ley (

%)

Mo

Cu

Fe



Distribucin del Reactivo Depresante

Esta demostrado a travs de varios trabajos desarrollados en distintas plantas que unadistribucin de la dosis del reactivo depresante aguas abajo tiene un efecto positivosobre las variables metalrgicas (Bazin y Proulx, 2001). Se desarroll un grupo depruebas para verificar el beneficio de la distribuir la dosis sobre las variablesmetalrgicas.

La Figura 7 muestra el efecto de distribuir la dosis del reactivo depresante sobre la leyy la recuperacin de Molibdeno alcanzado con el desarrollo de un grupo de pruebas aescala de laboratorio donde: (a) es con 100% de la dosis al tanque acondicionador; (b)75% al tanque acondicionador y 25% al primer banco rougher; 50% al tanque deacondicionamiento y 50% al primer banco rougher y (d) 70% en el tanque deacondicionamiento, 15% al primer banco rougher y 15% al segundo banco rougher. Sino se realiza la distribucin del reactivo depresante a lo largo del circuito aumenta larecuperacin de impurezas que perjudica la ley del concentrado y ocasiona unaumento en la dosis del reactivo.

Analizados en forma conjunta los resultados alcanzados para la dosis y distribucin delreactivo depresante y las condiciones de operacin de la planta industrial se definiuna nueva propuesta optimizada. En el circuito rougher se tena 13 puntos de adicinde reactivo depresante, despus de la modificacin slo quedaron 5 puntos,distribuidos a travs del tanque acondicionador y de los dos primeros bancos rougher yla dosis promedio del reactivo depresante se modific de 6.9 5.5 kg/Ton . Losresultados de las pruebas desarrolladas a escala industrial fueron evaluadas conlecturas en lnea de la ley del concentrado final obtenidas con el equipo Amdel que setiene instalado en la Planta.

La Figura 8 muestra que la ley de molibdeno en el concentrado final no se ve afectadapor la reduccin de los puntos de adicin y la dosis del reactivo depresante.

Figura 8:Ley de Molibdeno en el concentrado final.

05

10152025303540455055

18 20 22 25 27 29 1 3 5 8 10 12 15

Fecha

Ley d

e moli

bden

o (%

)

Antes Despus



Figura 9:Ley de Molibdeno en el relave final.

En la Figura 9 se observa que el contenido de Molibdeno en el relave final tiendeligeramente a disminuir. La prueba se inici el da 1 de noviembre. En la Tabla 1 semuestra la distribucin del reactivo depresante en las condicion estndar de operacinde la planta y la nueva propuesta implementada.

Tabla 1: Distribucin Estndar y Nueva del reactivo depresante

Dosis (%)Punto de AdicinEstndar Nueva

Tanque Acondicionador 50 60Banco Rougher 1-1 10 15Banco Rougher 1-2 10 15Banco Rougher 1-3 6.5Banco Rougher 1-4 6.5Banco Rougher 2-1 3.6 5Banco Rougher 2-2 3.6 5Banco Rougher 2-3 2.1Banco Rougher 2-4 2.1Banco Rougher 3-1 1.4Banco Rougher 3-2 1.4Banco Rougher 3-3 1.4Banco Rougher 3-4 1.4

0.00.10.20.30.40.50.6

18 20 22 25 27 29 1 3 5 8 10 12 15

Fecha

Ley d

e moli

bden

o (%

) Antes Despus



Cianuro de Sodio

En muchas plantas de flotacin de molibdeno, reactivos de lixiviacin son usados en laetapa de purificacin para alcanzar los objetivos en ley del concentrado que exige elmercado. En Salvador, se implemento el uso del cianuro de sodio cuando la chalcocitaera la especie principal de cobre de cobre en el mineral, en la actualidad la especieprincipal de cobre es la calcopirita.

Cianuro de sodio es usado en la etapa de purificacin del proceso para disolver lasespecies de cobre, sin embargo una desventaja es que especies valiosas presentes enel concentrado como Oro, Plata son tambin disueltos. El uso del cianuro ocasionaimpacto ambiental por la presencia de sus residuos libres o como productos en losefluentes del proceso y el peligro latente de la emanacin del gas cianhdrico, obliga ala implementacin de un sistema de deteccin de gases y de seguridad dentro de laplanta convirtiendo el ambiente de trabajo en un lugar de mayor riesgo para la saludde los trabajadores.

Se realizaron pruebas en el laboratorio en una celda Wemco de flotacin de 2.6 L,operando a 700 rpm y 50% de slidos para comparar el efecto del cianuro de sodio ydel Anamol-D sobre el redox del sistema. Las lecturas de Potencial redox de la pulpafueron realizadas con un electrodo Ag/AgCl a diferentes dosis equivalentes de ambosreactivos, las lecturas mostradas en la Figura 10 muestran lecturas decreciente enforma consistente para ambos reactivos llegando a 300 mV para el cianuro de sodio yde 600 para el Anamol-D.

Figura 9:Efecto de la dosis del Anamol-D y del Cianuro de sodio sobre el ORP de la

pulpa.

-800

-700

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

0 10 20 30 40 50

dosis (cc)

redo

x (m

v)

cianuro anamol



Con el objetivo de evaluar la contribucin de la etapa de purificacin y sus condicionesde operacin como el calentamiento a 80 C y la dosis del Anamol D y del cianurode sodio sobre la ley Molibdeno en el concentrado final se realizaron pruebas a escalaindustrial. El anlisis en conjunto de los resultados obtenidos, las propiedades deambos reactivos, las condiciones de operacin y la configuracin del circuito se definiun procedimiento el cual elimina el uso del cianuro de sodio, evaluado en planta sedetermin que es factible trabajar sin cianuro de sodio y a temperatura ambiente sinafectar la ley de Molibdeno en el concentrado final.

La Figura 10 muestra la ley de Molibdeno en el concentrado final para un perodoprevio y posterior al cambio de condiciones en la etapa de purificacin, la prueba seinici el da 28.

Figura 10:Ley de Molibdeno en el concentrado final.

CONCLUSIONES

El procedimiento para las pruebas a escala de laboratorio fueron normalizadas. Serealizaron pruebas para evaluar algunas variables de la operacin de flotacindiferencial de Cu/Mo. La evaluacin de las variables consideradas que dieronresultados significativos fueron evaluados en forma consistente con la ayuda de latcnica de diseo de experimentos pasando por sus tres etapas y la mejor propuestafue llevada para su evaluacin en la planta industrial y los resultados fueron analizadosen forma comparativa con las condiciones estndar de la planta.

El porcentaje de slidos de la pulpa al ingreso del primer banco rougher fueincrementado a 50%, con lo cual se elimin 9 puntos de adicin de agua de los 11 queoriginalmente se tenan, con lo cual se logr un 90% de ahorro de agua industrial que

0102030

405060

Fecha y turno

ley (%

)

Antes Despus



se usaba para diluir la pulpa, permitiendo un ahorro de 400 m3/da de agua industrial yun incremento de 40% en el tiempo de residencia de la pulpa en el circuito rougher.

Se encontr que la Planta puede trabajar sin Cianuro de sodio sin ver disminuida surendimiento, con un adecuado sistema de control especialmente sobre el reactivodepresante. Con un gran beneficio ambiental por la eliminacin de todos los peligrosque trae el uso del cianuro de sodio en el proceso.

La propuesta desarrollada para la dosis y distribucin del reactivo depresante permitiun ahorro de 20% en el consumo del Anamol-D y un ahorro en equipos y accesoriosen el sistema de control automtico.

Todos los cambios implementados en la Planta de flotacin diferencial de Cu/Mopermite un ahorro en sus costos operacionales y una reduccin importante en elimpacto ambiental por el menor consumo de agua, la eliminacin o disminucin de ladosis de reactivos en el proceso, sin afectar los objetivos metalrgicos del proceso.

REFERENCIAS

Bazin, C. and Proulx, M. (2001). Distribution of reagents down a flotation bank toimprove the recovery of coarse particles. International Journal of Mineral Processing,Vol 61 pp. 1-12.

Hamilton, J.Y. and Guy P. (2001) Pulp level control for flotation, Options and a CSIROLaboratory perspective. Minerals Engineering, Vol. 14 N 1 pp. 77-86

Mazzour, E.H. Hodouin D. and Makni S. (2003) Optimal sensor implementation inmetallurgical plants- an application to a generic mineral separation plant. InternationalJournal of Mineral Processing Vol 69 pp. 185-203

Medina M. (2003) Estudio de la depresin de cobre en la flotacin diferencial deCu/Mo. Tesis de Master. Departamento de Ingeniera qumica, Universidad SantaMara, Chile.

Van Den Berg, J.A.M. Yang Y. Nauta H.H.K. Van Sandwijk A. Reuter M.A. (2002).Comprehensive processing of low grade sulphidic molybdenum ores. MineralsEngineering Vol 15 N 11 pp. 879-883

Yianatos, J.B. and Antonucci V. (2001) Molybdenite concentrate cleaning by coppersulfation activated by microwave. Minerals Engineering Vol 14 N11 pp. 1411-1419



9Determinacin porcentaje de slidos9Estudio del reactivo depresante9Estudio del cianuro de sodio Efecto de modificadores de pH Estudio de Colectores Estudio nuevos reactivos depresantes Efecto del Acondicionador de cabeza

TEMAS DESARROLLADOS

Optimizacin de la Planta de Flotacin Diferencial Cu/Mo-

Codelco Chile Divisin Salvador

Realizado por : Ms.Marcial Medina [email protected]

Agosto 2004



Remocin automtico. Hidrodinmica acondicionador.

Redox - factor de escalamiento.

DEFINICIN PROTOCOLO A ESCALA DE LABORATORIO

DIAGRAMA SIMPLIFICADO DE LA PLANTAConcentrado de Cu/Mo

Espesador

Concentrado deMolibdeno

Etapa de purificacin

1ra Etapa de Limpieza 2da Etapa de

Limpieza

Concentrado de Cobre

Tanque acondicionador

Etapa Rougher



ESTUDIO DEL EFECTO DEL PORCENTAJE DE SLIDOS

45% de slidos Evaluaciones registradas en archivos Modelo probabilstico-efecto sobre variables Oxidacin del reactivo depresante Limitaciones de la capacidad de equipos

Antecedentes



RECUPERACION DE MOLIBDENO

0

20

40

60

80

100

45 50 55

% de slidos3 kg/ton 4 kgs/ton

020

4060

80100

0 10 20 30 40

Ley (%)

3kg/ton 4 kg/ton

Aumenta % de slidos

RECUPERACION Y LEY DE MOLIBDENO



1er Bco Rougher

2do Bco Rougher 3er Bco Rougher

CIRCUITO ETAPA ROUGHER

BENEFICIOS

Ahorro de 400 m3 Incremento de 40% del tiempo residencia Beneficios ambientales Se mejoro la recuperacin (1pto) ley se

conservo



ESTUDIO DEL REACTIVO DEPRESANTE

Antecedentes

Representa el mayor costo Consumo de 7.5 kg/ton con nitrgeno Trabajo de laboratorio Distribucin-

Dosificacin-porcentaje de slidos-oxidacin



1.4Banco Rougher 3 - 121.4Banco Rougher 3 111.4Banco Rougher 3 101.4Banco Rougher 3 9

2.15Banco Rougher 2 82.15Banco Rougher 2 73.6Banco Rougher 2 - 63.6Banco Rougher 2 56.5Banco Rougher 1 46.5Banco Rougher 1 310Banco Rougher 1 210Banco Rougher 1 - 150Tanque Acondicionador de Cabeza

Dosis (%)Punto de Adicin

DISTRIBUCIN ESTNDAR

01234567

5.5 kg/t deAnamol

4.4 kg/t deAnamol

3.3 kg/t deAnamol

recu

pera

cin

(%)

75

80

85

90

95

recu

pera

cin

(%)

fierro cobre molibdeno

EFECTO DE LA DOSIS DEL ANAMOL



75

80

85

90

95

15.6 16.3 12.5

Ley Mo (%)

recu

pera

cin

Mo (%

)

5.5 Kg/t

4.4 Kg/t

3.3 Kg/t

LEY RECUPERACION DE MOLIBDENO

INSOLUBLES

06

1218243036

65-35 85-15 65-15-5-5-5-5

Distribucin del reactivo depresante (%)

recu

pera

cin

(%)

7.5

8.0

8.5

9.0

ley (%

)

recuperacin ley



5Banco Rougher 2-4

5Banco Rougher 2-3

15Banco Rougher 1-2

15Banco Rougher 1-1

60Acondicionador de cabeza

Dosis (%)Punto de Adicin

NUEVA DISTRIBUCIN

1er Bco Rougher

2do Bco Rougher 3er Bco Rougher

CIRCUITO ETAPA ROUGHER



BENEFICIOS

Ahorro 20% reactivo Ahorro de equipos No se afecto las variables metalrgicas

ESTUDIO DEL EFECTO DEL CIANURO DE SODIO



Antecedentes

Evaluaciones histricas Muestreos especficos Uso de lixiviantes

ETAPA DE PURIFICACIN

Celda Columna

Etapa deCoccin

Etapa de Purificacin



VARIACIN DE LA LEY FINAL DEL CONCENTRADO DE MOLIBDENO

0102030

405060

Fecha y turno

ley

(%)

Antes Despus

BENEFICIOS

Ahorro sistema deteccin gases Efecto positivo sobre el medio ambiente Variables metalrgicas permanecen

invariables



CONCLUSIONES

Ahorro econmico.EquiposReactivos Un gran beneficio Ambiental El desarrollo de una tcnica eficiente. Se descubri en el estudio del acondicionador una

relacin entre el tiempo de acondicionamiento y el redox.

GRACIAS

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