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caracterizacion de celdas de flotacion

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  • CARACTERIZACION DE CELDAS DE FLOTACION DE GRAN TAMAO

    JUAN YIANATOS B.

    Centro de Automatizacin y Supervisin para la Industria Minera, CASIM Departamento de Ingeniera Qumica y Ambiental, Universidad Tcnica Federico Santa Maria.

    Instituto de Ingenieros de Minas de Per, Lima, 8 Mayo 2014

  • CONTENIDO

    INTRODUCCION

    AVANCES EN TECNOLOGIA Y CONOCIMIENTO

    MEDICIONES EN PLANTA

    DTR y Dispersin de Gas

    Carga de Burbuja y Capacidad de Transporte

    Arrastre

    ESCALAMIENTO

    CONCLUSIONES

  • INTRODUCCION

    IMPACTO

    Flotacin (Tratamiento Mundial) > 2500-3000 Mton/ao

    DESAFIOS

    Aumento demanda (aumento tamao equipos)

    Disminucin en calidad del mineral (ej.: leyes de 0.3-0.4% Cu)

    Escalamiento de celdas de gran tamao

    COMPROMISO Recuperacin y Ley de concentrado final

  • CELDAS MECANICAS

    ltimos 20-25 aos

    250 m3

    300 m3 100 m3

    160 m3

    300 m3

    600 m3 CELDAS MECANICAS CIRCULARES COLUMNAS CIRCULARES O RECTANGULARES

  • DISEO DE CELDAS

    Celdas de flotacin mecnicas

    CIRCULACION DE PULPA A TRAVS DEL ROTOR

    AUTO ASPIRANTES

    ROTOR CERCANO AL TOPE

    AIRE

    CIRCULACION ABIERTA

    AIRE FORZADO

    ROTOR EN EL FONDO

    AIRE

    ALIM

    RELAVE

    ALIM

    RELAVE

  • COLUMNAS DE FLOTACION

    Canadiense (Contacto: contra-corriente)

    COLA

    AGUA

    AIRE

    ALIM.

    CONC.

    AGUA LAVADO

    Circulares : 5 m dim. x 14 m altura Rectangulares : 6 x 4 x 14 m

  • COLUMNAS DE FLOTACION

    ALIM.

    CONC.

    AGUA LAVADO

    AIRE

    COLA

    Microcel Cavitacin

  • CELDAS NEUMATICAS

    Celda Jameson G-cell Contacto co-corriente

    AIRE AUTO

    ASPIRANTE

    COLA

    ALIM.

    AGUA LAVADO

    CONC.

    CONC.

    COLA

    AIRE

    ALIM.

  • CONTENIDO

    INTRODUCCION

    AVANCES EN TECNOLOGIA Y CONOCIMIENTO

    MEDICIONES EN PLANTA

    DTR y Dispersin de Gas

    Carga de Burbuja y Capacidad de Transporte

    Arrastre

    ESCALAMIENTO

    CONCLUSIONES

  • AVANCES EN TECNOLOGIA

    Nuevos desafos:

    - Dispersin: potencia especfica (disminuye) - Espuma : transporte y descarga

    - Diseo : aceleradores de espuma

    rebalses internos

    - Mayor tamao y bancos (

  • BANCOS DE FLOTACION ARREGLOS Y PUNTOS DE CONTROL

    CONCENTRADOR VOLUMEN m 3

    N Puntos de Control LINEA DIAGRAMA

    Esperanza 300 7

    4 1 - 2 - 2 - 2

    Candelaria 130

    10

    5 2 - 2 - 2 - 2 - 2

    130 9

    5 1 - 2 - 2 - 2 - 2

    Pelambre 250

    5

    5 1 - 1 - 1 - 1 - 1

    Chuquicamata 160 8

    4 2 - 2 - 2 - 2

    160 9

    7 1 - 1 - 1 - 1 - 2 - 2 - 1

    Escondida

    100

    10

    4 2 - 2 - 3 - 3

    130 9

    5 1 - 2 - 2 - 2 - 2

    Collahuasi 160

    9

    5 1 - 2 - 2 - 2 - 2

    Andina 100 8

    4 2 - 2 - 2 - 2

  • AVANCES EN CONOCIMIENTO

    Celdas industriales Dos zonas independientes: Coleccin y espuma Banco de flotacin: Sistema distribuido

    ESPUMA

    PULPA COLA

    COLECCIN ARRASTRE

    CONC.

    RETORNO

    ALIM.

  • Recuperacin: Cintica de coleccin y DTR

    ( ) ( ) ( )0 0

    1 ktCR e F k E t dkdtR

    =

    AVANCES EN LA MODELACION

    Efecto del mineral: Tamao (Liberacin) Efecto del tipo de celda y arreglo

    0 1 2 3 40

    0.5

    1

    1.5

    2

    k, min-1

    F(k)

    , min

    (k-kB)

    RectangularWeibullGamma

    0.00

    0.20

    0.40

    0.60

    0.80

    1.00

    0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5Dimensionless time,

    Dim

    ensi

    onle

    ss R

    TD

    , E(

    )

    130 m3

    250 m3LTST Model

  • AVANCES EN CONOCIMIENTO

    Recuperacin en la zona de espuma

    B G CB J A=

    FC cRB b

    =

    Transporte masa (interfase pulpa/espuma)

    Recuperacin de Espuma

    c, b : Leyes

  • CONTENIDO

    INTRODUCCION

    AVANCES EN TECNOLOGIA Y CONOCIMIENTO

    MEDICIONES EN PLANTA

    DTR y Dispersin de Gas

    Carga de Burbuja y Capacidad de Transporte

    Arrastre

    ESCALAMIENTO

    CONCLUSIONES

  • PLANTAS DE FLOTACION

    Datos Celdas Mecnicas: Auto-aspirantes Aire forzado

    Tamaos:10-20-45-100-130-160-200-250-300 m3

    Datos Columnas: Tamaos: 2x6, 2x8, 2x10, 4x4; D:1-4m

  • MEDICIONES EN PLANTA

    DISTRIBUCION DE TIEMPO DE RESIDENCIA Y MEZCLADO

    DISPERSION DE GAS Flujo superficial de gas Distribucin de tamao de burbujas

    CARGA DE BURBUJAS

    CAPACIDAD DE TRANSPORTE

    ARRASTRE

  • DISTRIBUCION DE TIEMPO DE RESIDENCIA

    E (t)

    t

    E (t)

    t

    Trazador (Impulso)

    Respuesta Impulso (RTD)

    Lquido: Br-82

    Slido : no-flotable clases de tamao flotable Gas : Kriptn-85 Fren 13B1

    TECNICA DE TRAZADO RADIOACTIVO (CCHEN)

  • MEDICION DTR EN BANCOS DE FLOTACION

    1 1 2 4 5 7 3 6

    E(t)

    t

    FEED

    RTD

    CELL1 RTD

    CELLS 1 to 3 RTD

    CELLS 1 to 5 RTD

    CELLS 1 to 7

    TAIL

    CONCENTRATE

    0.0000

    0.0005

    0.0010

    0.0015

    0.0020

    0.0025

    0.0030

    0.0035

    0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

    Time, s

    RTD

    , E(t)

    Cells number N1 1.33 3.15 4.97 6.8

    )()/()/exp()

    1

    NNtNtE(t N

    N

    =

    N=1

    N=3

    N=5

    N=7

  • DISTRIBUCION DEL FLUJO DE PULPA

    Volumen efectivo Flujo by-pass Problemas de embanque Distribucin de pulpa

    0.0000

    0.0004

    0.0008

    0.0012

    0.0016

    0.0020

    0.0024

    0.0028

    0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

    time, s

    RTD

    Data cell 3

    By-pass flow model

  • SEGREGACION DE SOLIDO

    Segregacin de slido en la pulpa por clase de tamao

    0.7

    0.75

    0.8

    0.85

    0.9

    0.95

    1

    0 50 100 150 200 250

    (Tie

    mpo

    Sl

    ido)

    /(Tie

    mpo

    Lq

    uido

    )

    Tamao Medio, micrones

    Data

    Overall

  • MEDICION DTR GAS

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    0 50 100 150 200 250 300

    Time, s

    Rad

    ioac

    tivity

    , cps

    .

    LSTS Model

    Sensor S5

    Sensor S4

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    0 5 10 15

    Gas Holdup, %

    Cel

    l dep

    th, c

    m

    .

    Exp 1 Exp 2 Exp 3 Direct Measurement

    Interface S1

    S2

    S3

    S4

    CONCENTRACION GAS

    DTR GAS

  • TIEMPO DE RESIDENCIA DE LA ESPUMA

    Tiempo medio de residencia en una celda Rougher de 130m3: Slidos por clase de tamao y lquido.

    FEED

    CONCENTRATE

    TAIL

    PULP

    FROTH

    S1 S2

    S3

    S4INTERFACE

    INJECTION POINT

    SENSOR

    FEED

    CONCENTRATE

    TAIL

    PULP

    FROTH

    S1 S2

    S3

    S4INTERFACE

    INJECTION POINT

    SENSOR

    Tiempo medio de residencia, s No flotable: Slido Fino 11.7

    Medio 8.9 Grueso 11.3 Prom. 11.9

    Flotable: Slido Prom. 24.4 Liquido: 21.4

  • MEDICION DEL ARRASTRE

    0,0E+00

    5,0E+04

    1,0E+05

    1,5E+05

    2,0E+05

    0 200 400 600 800 1000

    Time (s)

    Fine

    gan

    gue

    trace

    r flo

    w (c

    ps/s

    ) .

    0,0E+00

    2,5E+03

    5,0E+03

    7,5E+03

    1,0E+04

    Tail

    Concentrate

    Celdas Rougher de 130 m3

    Muestreo cuantitativo en lnea.

  • Recuperacin de agua y arrastre de ganga

    EVALUACION DEL ARRASTRE

  • MODELO DE ARRASTRE

    FACTOR ADIMENSIONAL PARA EL ARRASTRE DE GANGA

    ,93 p iid

    EF exp 0,6

    =

    gii

    w

    REF =

    R

    Fact

    or d

    e A

    rrast

    re E

    F i

  • DISPERSION DE GAS

    Sistema de medicin: Visor de burbujas (McGill)

    Tamao de burbuja, D32 (mm): Dimetro Sauter Flujo superficial de gas, JG (cm/s) = QG/AC

  • DISTRIBUCION DE TAMAO DE BURBUJAS

    Desarrollo de software USM-IMA:

    dB: 1-2 mm

    (b) (c) (d)

    clusters overlapped, non-separated

    (b) (c) (d)

    (a)

    Anlisis de imgenes

  • ( ) ( )0.77 0.0932 0.77 0.11 GJD e =

    CORRELACION GENERAL D32 vs JG

  • FLUJO DE SUPERFICIE DE BURBUJA

    32

    6 GBJSd

    =

    0

    0,5

    1

    1,5

    2

    2,5

    3

    3,5

    4

    4,5

    5

    1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2

    Velocidad Superficial de Gas, cm/s

    Di

    met

    ro S

    aute

    r, m

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    Sb,

    1/s

    d32 Sauter (mm)SB (1/s)D

    im

    etro

    Sau

    ter D

    32, m

    m

    Velocidad superficial de gas JG, cm/s