DP Sesión 05

DISEO DE PLANTAS

ME - 525

FLOTACIN

1

2

PRUEBAS

PRUEBAS

3

Se utilizan celdas de 250, 500, 1000, 2000 y 7000 g de capacidad

El muestreo es importante: Muestras representativas

El anlisis mineragrfico es de vital importancia: Microscopa ptica, Rayos X. Se determinan especies, asociaciones entre minerales, grado de liberacin, etc.

El anlisis qumico tambin es importante

Preparacin de la mena

Reactivos

Flotacin en Celdas Batch

PRUEBAS

4

Determinar circuito adecuado para tratar una determinada mena Concentrado con Ley Comercial y Alta Recuperacin

Remocin de espuma a velocidad constante

Flotacin en Celdas Batch

PRUEBAS

5

Simula lo que ocurre en una planta industrial.

Se realizan mltiples pruebas discontinuas (batch tests) recirculando los non floats a los puntos respectivos

Se recirculan slidos & agua, simulando exactamente lo que podra ocurrir en la industria.

Es necesario realizar las pruebas hasta alcanzar un estado estacionario especialmente en los productos finales como el concentrado y cola final.

Locked Cycle Test

PRUEBAS

6

Los objetivos importantes de las pruebas cclicas son:

Determinar el incremento obtenido en recuperacin al recircular los non floats de las limpiezas

Determinar la variacin del consumo de reactivos debido a la recirculacin de agua

Determinar el efecto de la acumulacin de lamas en el circuito

Identificar problemas de manejo de espumas

Determinar el efecto de la recirculacin de algunos reactivos

Locked Cycle Test

7

Rougher Cu

Cleaner I Cu

Cleaner II Cu

Cleaner III Cu

Scavenger Cleaner Cu

Rougher Tails

Cabeza

Scavenger Cleaner Tail

Final Concentrate Cu

8

Pruebas Cerradas de

Flotacin

TEST N SAMPLE Wt, g Ley Cu, % Wt Cu, g Rec Cu, %

1 A Final Concentrate Cu 10.50 46.72 4.91 73.97

R1 Scavenger Cleaner Tails 93.90 0.44 0.41 6.23

R2 Rougher Tails 1876.00 0.07 1.31 19.80

NEW FEED 2000.00 0.332 6.63 100.00



R2 Rougher Tails 1882.40 0.11 2.07 20.11

NEW FEED 2000.00 0.515 10.30 100.00



R2 Rougher Tails 1860.20 0.07 1.30 11.11

NEW FEED 2000.00 0.586 11.72 100.00



R2 Rougher Tails 1881.70 0.08 1.51 10.26

NEW FEED 2000.00 0.734 14.67 100.00



R2 Rougher Tails 1819.30 0.09 1.64 13.03

NEW FEED 2000.00 0.628 12.57 100.00



R2 Rougher Tails 1868.50 0.08 1.49 12.54

NEW FEED 2000.00 0.596 11.92 100.00

R5 Relave Cleaner III 23.30 11.96 2.79

R4 Relave Cleaner II 59.10 4.69 2.77

R3 Conc Cleaner Scavenger 20.50 1.76 0.36

TOTAL OUTLETS 12029.14 0.613 73.72

9

Pruebas Cerradas de

Flotacin

LEY CABEZA VS. RECUPERACIN

LEY CONCENTRADO VS. RECUPERACIN

RECUPERAC LEYES CABEZA RECUPERAC LEYES

CICLO Conc Cu, % Ficticia Cu,% Real Cu, % CICLO Conc Cu, % Conc Cu, %

1 73.969 0.332 0.613 1 73.969 46.72

2 77.029 0.515 0.613 2 77.029 43.58

3 85.446 0.586 0.613 3 85.446 43.15

4 86.833 0.734 0.613 4 86.833 40.06

5 83.547 0.628 0.613 5 83.547 41.02

6 83.396 0.596 0.613 6 83.396 40.73

10

Pruebas Cerradas de

Flotacin

PRUEBAS

11

Las pruebas cerradas suelen ser largas y tediosas. Por eso se prefiere muchas veces utilizar la tcnica de los Split factors.

Los Split Factors no son ms que la fraccin del alimento que se reporta al flujo que no flota o a las colas de cada separador.

Split Factors (Factores de Separacin) FEED

1

J1

3

SEP 1 4

5

J2

7

SEP 2

8

SEP 3

9

6

SF 1

SF 2

SF 3

CONCENTRADO RELAVE

2

PRUEBAS

Se tiene una prueba de ciclo abierto realizada a escala laboratorio cuyos resultados se aprecian en la siguiente figura

Split Factors (Factores de Separacin)

29 % 170 g

Rougher

Scavenger Cleaner

0.15 % 467 g

6.7 % 450 g

0.1 % 6408 g

PRUEBAS

Determinar mediante simulacin matemtica por el mtodo de los Split Factors, la respuesta de un circuito cerrado que considera la recirculacin del concentrado Scavenger Cleaner a la Flotacin Rougher, mientras que el relave Rougher junto con el Relave Scavenger Cleaner constituyen el relave final.

Lo anterior significa determinar:

a) Los factores de distribucin (Split Factor) de cada etapa

b) Los flujos y leyes del circuito simulado

c) Los parmetros metalrgicos del proceso

Split Factors (Factores de Separacin)

29 % 170 g

Rougher

Scavenger Cleaner

0.15 % 467 g

0.1 % 6408 g

6.7 % 450 g

F

C

E

G

D

H

I

A

G

B

SF1B

SF2B

SF3B

Definicin de Flujos

A. Alimentacin Fresca B. Alimentacin Rougher C. Concentrado Rougher D. Relave Rougher E. Relave Cleaner F. Concentrado Cleaner G. Concentrado Scavenger H. Relave Scavenger I. Relave Final

Balances usando Split Factors

Balance Nodo (1) B = A + G

Despejando G del Split Factor 3 (2) G = SF3 * E

Reemplazando G de (2) en (1) (3) B = A + SF3 * E

Despejando E del Split Factor 2 (4) E = (1- SF2) * C

Reemplazando E de (4) en (3) (5) B = A + SF3 * (1- SF2) * C

Despejando C del Split Factor 1 (6) C = SF1 * B

Reemplazando C de (6) en (5) (5) B = A + SF3 * (1- SF2) * SF1 * B

Despejando para B B SF3 * (1- SF2) * SF1 * B = A

(6) B =( A)/((1 SF1 * (1- SF2) * SF3) )

Ahora hay que determinar los Split Factors. Usando los datos del Circuito Abierto, se construye la siguiente Tabla.

Alimentacin Concentrado Relave

Rougher Masa 6408

Ley 0.10

Cleaner Masa 170

Ley 29

Scavenger Masa 450 467

Ley 6.7 0.15

Para llenar la Tabla usamos las siguientes relaciones

Balance por Flujos: A = C + R

Balance por Leyes: A a = C c + R r

Un balance en el Scavenger da

Balance por Flujos: A = 450 + 467 = 917

Se obtiene A = 917 g y se reemplaza en el balance por leyes

Balance por Leyes: 917 a = 450 * 6.7 + 467 * 0.15 = 3085.05

Despejando a = 3.36 %

Adems la alimentacin al Scavenger es Relave del Cleaner

E = 917 y e = 3.36

Reemplazando en la Tabla


Rougher Masa 6408

Ley 0.10

Cleaner Masa 170 9.17

Ley 29 3.36

Scavenger Masa 9.17 450 467

Ley 3.36 6.7 0.15

Un balance en el Cleaner da



Balance por Leyes: 1087 a = 170 * 29 + 917 * 3.36 = 8011.12


Adems la alimentacin al Cleaner es Concentrado Rougher C = 1087 y c = 7.37



Rougher Masa 1087 6408

Ley 7.37 0.10

Cleaner Masa 1087 170 9.17

Ley 7.37 29 3.36


Ley 3.36 6.7 0.15

Final mente un balance en el Rougher da



Balance por Leyes: 7495 a = 1087 * 7.37 + 6408 * 0.1 = 8651.99


reemplazando se completa la Tabla



Rougher Masa 7495 1087 6408

Ley 1.15 7.37 0.10

Cleaner Masa 1087 170 9.17

Ley 7.37 29 3.36


Ley 3.36 6.7 0.15

Con los datos de la Tabla anterior determinamos los Split factor de Flujos

Flujo SF1 = C/B=1087/7495 = 0.1450

Flujo SF2 = F/C=170/1087 = 0.1564

Flujo SF3 = G/E=450/917 = 0.4907

Con SF1, SF2 y SF3 calculamos los flujos conocidos A = 7495

B =( A)/((1 SF1 * (1- SF2) * SF3) )

Reemplazando, B = 7495/(1 0.1450 * (1 0.1564) * 0.4907), entonces B = 7973.6

C = SF1 . B, reemplazando C = 0.1450 * 7973.6, entonces C = 1156.17

Como B = C + D, entonces D = B C = 7973.6 -1156.17, entonces D = 6817.43

E = (1- SF2) * C, reemplazando E = (1 0.1564) * 1156.17 = 975.35

Como C = E + F, entonces F = C E = 1156.17 975.35, entonces F = 180.82

G = SF3 * E, reemplazando G = 0.4907 * 975.35 = 478.60

Como E = G + H, entonces H = E G = 975.35 478.60, entonces H = 496.75

Como I = D + H, entonces I = 6817.43 + 496.75, entonces I = 7314.18

Resumen Flujo Masa, g

A Alimentacin Fresca 7495.00

B Alimentacin Rougher 7973.60

C Concentrado Rougher 1156.17

D Relave Rougher 6817.43

E Relave Cleaner 975.35

F Concentrado Cleaner 180.82

G Concentrado Scavenger 478.60

H Relave Scavenger 496.75

I Relave Final 7314.18

PRUEBAS

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Las pruebas en Planta Piloto se realizan en etapas de ingeniera avanzada (factibilidad), y despus de haber estudiado previamente el comportamiento de la mena a nivel batch.

Estas pruebas nos dan los parmetros para diseo. Tienen entre sus objetivos:

Obtener datos de operacin de un proceso continuo

Preparar grandes cantidades de concentrado para estudios posteriores de extraccin

Comparar costos con procesos alternativos

Planta Piloto

28

CRITERIOS PARA

DISEO

CRITERIOS DE DISEO

29

Una vez realizadas las pruebas mencionadas, es importante relacionar estos resultados con una operacin continua: Split Factors o Locked Cycle Test

Probablemente el tiempo de flotacin es uno de los parmetros ms crticos que influyen en el diseo de un circuito de flotacin. Se presume que los otros factores como tipo de reactivo, porcentaje de slidos, velocidad de agitacin ya han sido optimizados y por tanto el nfasis se da en el tiempo de flotacin.

Metodologa

CRITERIOS DE DISEO

30

Generalmente el proceso de flotacin es de primer orden y se han planteado varias ecuaciones como el Klimpel, Agar, etc. Los parmetros de estas ecuaciones se pueden determinar a partir de las pruebas de flotacin, en las que se recoge espuma en diferentes intervalos de tiempo, con los cuales se puede calcular la recuperacin acumulativa en funcin del tiempo. Una vez establecida la ecuacin se puede seleccionar el tiempo ptimo de flotacin.

Metodologa

CRITERIOS DE DISEO

31

Se consideran tres criterios interrelacionados para determinar el tiempo ptimo de flotacin

1. No agregar al concentrado material de ley menor a la ley de alimentacin de la etapa de separacin.

2. Maximizar la diferencia de recuperacin entre el mineral deseado y la ganga.

3. Maximizar la eficiencia de separacin.

Criterio

CRITERIOS DE DISEO

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1. No agregar al concentrado material de ley menor a la ley de alimentacin de la etapa de separacin.

Dicho de otra manera, los concentrados parciales no deberan ser menores que la ley de la alimentacin a la etapa. De acuerdo con

este criterio, la flotacin debe ser llevada a cabo hasta que la ley del concentrado scavenger alcance la ley de la alimentacin para

luego recin recircular.

No hay una regla fija en cuanto qu hacer con el concentrado scavenger, aunque es usual alimentar esta a una etapa de la misma

ley.

Criterio

CRITERIOS DE DISEO

33

2. Maximizar la diferencia de recuperacin entre el mineral deseado y la ganga.

Dicho de otra manera, la mxima diferencia en recuperacin de las dos fases que se pretende separar corresponde al tiempo en el cual

las velocidades de flotacin del mineral deseado y la ganga son iguales.

Criterio

CRITERIOS DE DISEO

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3. Maximizar la eficiencia de separacin.

Dicho de otra manera, la eficiencia de separacin es mxima, cuando la ley instantnea del concentrado es igual a la ley de la

alimentacin.

Criterio

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Prueba Cintica de Flotacin

Cu

36

Prueba Cintica de Flotacin

Cu

En la Fig. anterior se muestra una prueba cintica de flotacin rougher de un mineral de cobre que tiene una ley de 1,0% de Cu.

El tiempo ptimo de flotacin se obtendra mediante la curva de la ley parcial de cobre.

37

CELDAS

CELDAS

38

Los circuitos de flotacin constan de varias etapas, en general, en la flotacin de minerales de cobre se utilizan las etapas rougher, cleaner, cleaner-scavenger y recleaner. Sin embargo, en la flotacin de otros minerales podran encontrarse etapas rougher, scavenger, cleaner y recleaner.

La etapa primaria de flotacin (etapa rougher) se alimenta con el rebalse de los hidrociclones de un circuito cerrado molienda/clasificacin. Por otra parte, es comn que el concentrado de la etapa rougher se someta a una remolienda antes de ingresar a la etapa cleaner.

Etapas de Flotacin

CELDAS

39

En relacin a las celdas de flotacin utilizadas en los circuitos, las celdas mecnicas son utilizadas en las etapas rougher, scavenger y cleaner-scavenger, mientras que, columnas de flotacin se aplican a las etapas cleaner y recleaner. Sin embargo, existen algunas concentradoras que usan celdas mecnicas en la etapa cleaner y celdas columnares en la etapa recleaner. En la actualidad, la tendencia es aumentar el tamao de los equipos hacia celdas mecnicas de volumen superior a los 4000 pie3, originada por la disminucin de los costos de operacin (energa, mantencin, etc.) de estas celdas de gran volumen.

Celdas de Flotacin

CELDAS

40

La flotacin de minerales se realiza en etapas (tambin llamados circuitos), cuyos objetivos involucran una alta recuperacin de las especies tiles con la mayor selectividad posible. Para cumplir con estos objetivos los circuitos deben estar divididos en etapas destinadas a que se consigan esos propsitos, y en estas etapas las celdas de flotacin estn ordenadas en bancos de celdas y en columnas de flotacin. As, en las plantas concentradoras existe el banco de celdas rougher, las celdas columnares de la etapa cleaner, el banco de celdas cleaner-scavenger, etc.

Circuitos

CELDAS

41

La etapa rougher es la etapa primaria, en ella se logran altas recuperaciones y se elimina gran parte de la ganga. Debido a que esta etapa se opera con la mayor granulometra posible, el concentrado rougher est constituido por materiales medios o middlings, por lo cual las leyes de este concentrado son bajas y requieren una etapa de limpieza que selective el concentrado. Al circuito rougher llega la alimentacin del proceso de flotacin, y en algunas oportunidades, concentrados de la etapa scavenger o colas de la etapa cleaner. Las colas de la etapa rougher pueden ser colas finales del proceso, o bien, alimentacin a un circuito scavenger.

Circuitos

CELDAS

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La etapa scavenger o de barrido tiene como objetivo aumentar la recuperacin de las especies tiles desde las colas de la etapa rougher. Producen colas finales del proceso y un concentrado de baja ley que puede juntarse a la alimentacin del proceso de flotacin, o a una etapa de remolienda y su posterior tratamiento.

Circuitos

CELDAS

43

Los circuitos cleaner o de limpieza, junto a los circuitos recleaner, tienen como objetivo aumentar la ley de los concentrados rougher, a fin de alcanzar un producto que cumpla con las exigencias del mercado, o bien, de la etapa del proceso siguiente a que ser sometido el concentrado. Dado que la etapa cleaner es selectiva, normalmente el concentrado rougher es sometido a una etapa de remolienda previa, para alcanzar la mayor liberacin posible de las especies tiles. antes de alimentarse al circuito cleaner.

Circuitos

CELDAS

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En las plantas concentradoras de cobre se utilizan circuitos cleaner-scavenger, los cuales se alimentan con las colas de la etapa cleaner.

En general, el concentrado de la etapa cleaner-scavenger se junta a los concentrados rougher y alimentan la etapa cleaner. Las colas de los circuitos cleaner-scavenger, dependiendo de la ley que posea se juntan a las colas finales.

Circuitos

CELDAS

45

La celda mecnica est constituida por un depsito en forma de paraleleppedo, forma cbica, o cilndrica de distintas capacidades, con un mecanismo rotor-estator para la dispersin del slido y el aire. Las celdas se juntan en serie y forman un banco de flotacin agrupndose de diferentes formas. Por ejemplo, un banco de 12 celdas mecnicas podra tener las siguientes configuraciones, de acuerdo a como se agrupen las celdas : 3-3-3-3; 2-2-2-3-3, etc.

Celdas Mecnicas

CELDAS

46

Celdas Mecnicas

Celdas Wemco

CELDAS

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Celdas Columna

48

Celdas Jameson

49

Comparacin de Celdas

50

Celda Neumtica

51

CIRCUITOS DE

FLOTACIN

CIRCUITOS DE FLOTACIN

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54


55


56


57


58

59

DIMENSIONAMIENTO

CELDAS

60

Tamao de las mquinas de flotacin se determinan a partir de:

Datos batch de laboratorio

Datos de escala piloto

Escalamiento:

Tiempos de retencin de celdas batch se multiplican por 2

Tiempo de residencia a escala piloto: Se mantiene o se reduce.

Datos y Escalamiento

CELDAS

61

Volumen de celda verdaderamente ocupado por pulpa puede ser tan bajo como 50 60 % del volumen nominal. Para cada celda en particular debe tomarse en cuenta:

Todo el volumen ocupado por el rotor, estator, caeras, etc

Aire que entra en la pulpa (rango 5 30 %). Un caso tpico es 15 % de volumen de aire.

Volumen de Celda

CELDAS

62

Conociendo los datos de velocidad de alimentacin de slido seco, peso especfico de slido, densidad de pulpa y tiempo de residencia en planta, el volumen efectivo requerido para cada circuito de flotacin se puede calcular.

Clculo del volumen efectivo

CELDAS

63

Una vez que se selecciona una celda particular, se debe calcular el volumen efectivo, y con esto el nmero total de celdas.

En concentradoras de gran capacidad, el circuito Ro - Scv normalmente es dividido en varios bancos idnticos de celdas.

Si la velocidad de alimentacin de slidos es menor que 500 Tc/h se usara normalmente slo un banco Ro Scv.

Seleccin Circuito Rougher

CELDAS

64

Estos circuitos operan a menor densidad de pulpa que el Ro - Scv

Para asegurar la recuperacin de partculas de flotacin lenta, el tiempo de retencin de la pulpa en cada etapa cleaner debiera ser al menos tan largo como el circuito rougher

La determinacin del volumen requerido de los circuitos cleaner sigue la misma ruta general que la descrita para el Rougher.

Los bancos de celdas cleaner no necesitan ser tan largos como los bancos rougher puesto que normalmente no se har ningn intento para producir un relave descartable

Seleccin Circuito Cleaner

CELDAS

65

Ejemplo 01

DESCRIPCION Unidades Nominal Fuente

1.0 FLUJOS

1.1 EJEMPLO 1

Flotacin Total

Flujo Slidos t/h 3402.00 Calculado

Sp Gr Slidos 2.80 Cliente

Flujo Slidos m3/h 1215.00 Calculado

Porcentaje de Slidos % 35.00 Estimado

Flujo Pulpa t/h 9720.00 Calculado

Flujo Pulpa tc/h 10714.29

Flujo Agua t/h 6318.00 Calculado

Flujo Agua tc/h 6964.29

Flujo Agua m3/h 6318.00 Calculado

Flujo Pulpa m3/h 7533.00 Calculado

Sp Gr Pulpa 1.29 Calculado

Densidad Pulpa g/L 1290 Calculado

66

DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS

DESCRIPCION Unidades Nominal Fuente

1.0 EQUIPOS

1.1 ACONDICIONADOR

Datos

Alimento Fresco m3/h 7533.00 Clculo

Concentrado Scavenger m3/h 0.00 Clculo

Relave Cleaner m3/h 0.00 Clculo

Caudal Alimento, Pulpa m3/h 7533.00 Clculo

Caudal Alimento, Pulpa pie3/min 4433.17 Clculo

Gravedad Especifica Slido 2.80 Laboratorio

Tiempo Retencin h 0.25 Clculo

Tiempo Retencin min 15 Clculo

% Slidos en peso, Pulpa % 35.00 Clculo

Relacin Altura/Dimetro 1.00 Clculo

Factor de Volumen Util % 85.00 Clculo

Clculos

Volumen til Total de Tanques pie3 66497.56 Clculo

Volumen Total de Tanques

Acondicionadores pie3 78232.42 Clculo

Dimensiones

Volumen Total de Tanques

Acondicionadores pie3 78232.42 Clculo

Nmero de Acondicionadores 4 Dato

Volmen Total de cada Acondicionador pie3 19558.11 Clculo

Altura pie 29.20 Clculo

Dimetro pie 29.20 Clculo

Altura m 8.90 Clculo

Dimetro m 8.90 Clculo

67

1.2 CELDAS ROUGHER

Datos





Tiempo Retencin min 12 Clculo

Factor de Escalamiento Batch 1.70 Sala Denver

Factor de Aereacin 0.85 Sala Denver

Clculos

Volumen Total de Celdas Rougher m3 3013.20 Clculo

Volumen Total de Celdas Rougher pie3 106410.16 Clculo

Dimensiones

Volumen Total de Celdas Rougher pie3 106410.16 Clculo

Celda Grande pie3 1000 Sala Denver

Nmero de Celdas Rougher 107 Dato

Tiempo de Retencin Corregido min 24 Clculo

68

1.3 CELDAS SCAVENGER

Datos





Tiempo Retencin min 16.83 Clculo

Clculos

Volumen Total de Celdas Scavenger m3 3013.20 Clculo

Volumen Total de Celdas Scavenger pie3 106410.16 Clculo

Dimensiones

Volumen Total de Celdas Scavenger pie3 106410.16 Clculo

Celda Grande pie3 1000 Sala Denver

Nmero de Celdas Scavenger 107 Dato

Tiempo de Retencin Corregido min 17 Clculo

69

1.4 CELDAS CLEANER

Datos




Tiempo de retencin con respecto al Rougher % 75.00 Sala Denver

Tiempo de Retencin Corregido en horas h 0.30 Clculo

Tiempo de Retencin Corregido en minutos min 18.10 Clculo

Factor de Escalamiento Batch 1.70 Sala Denver

Factor de Aereacin 0.85 Sala Denver

Clculos

Volumen Total de Celdas Cleaner m3 2338.59 Clculo

Volumen Total de Celdas Cleaner pie3 82586.41 Clculo

Dimensiones

Volumen Total de Celdas Cleaner pie3 82586.41 Clculo

Celda Modelo pie3 600 Sala Denver

Celda Modelo m3 17.0

Nmero de Celdas Rougher 138 Dato

Tiempo de Retencin Corregido Cleaner min 36.21 Clculo

70

GRACIAS

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