Nuevas Tecnologias Ciclones Ppt

8/18/2019 Nuevas Tecnologias Ciclones Ppt

1/50

NUEVAS TECNOLOGIAS PARA LA

REDUCCIÓN DEL BYPASS EN ELCICLONADO DE RELAVES DE COBRE

Noviembre 2013

PABLO ANDRES HINOJOSA TALAVERA

http://www.google.com.pe/imgres?q=UNSA&um=1&hl=es-419&sa=N&tbo=d&biw=1366&bih=621&tbm=isch&tbnid=3zPduMSjfXK6WM:&imgrefurl=http://unsa-psicologia.blogspot.com/2007/10/reglamento-de-organizaciones-de-la-unsa.html&docid=ipoRHUK4gIpYtM&imgurl=http://3.bp.blogspot.com/_59isc3X5Ehk/R-KOHoTsa1I/AAAAAAAAArk/7MMHa9jb02I/s400/UNSA.gif&w=326&h=400&ei=Yle7UOXdEtGC0QHCvIHQDA&zoom=1&iact=hc&vpx=508&vpy=141&dur=100&hovh=249&hovw=203&tx=92&ty=160&sig=109863749203874643221&page=1&tbnh=154&tbnw=125&start=0&ndsp=26&ved=1t:429,r:4,s:0,i:159


2/50

CONTENIDO• RESUMEN

• INTRODUCCIÓN

• OBJETIVOS

• 1. TRATAMIENTO DE RELAVES

• 1.1. TIPOS DE DEPÓSITOS

• 1.2. TRANQUE DE RELAVES - ASPECTOS OPERACIONALES

• 1.3. CLASIFICACION HIDRAÚLICA

• 1.4. RIESGOS GEOTÉCNICOS ASOCIADOS A TRANQUES DE RELAVES

• 1.5. NECESIDAD DEL CICLONADO DE RELAVES

• 2. NUEVAS TECNOLOGIAS DE CICLONADO DE RELAVES DE COBRE

• - ANTECEDENTES

• 2.1. CYCLOWASH• - MECANISMO DE INYECCIÓN DE AGUA DE LAVADO

• 2.2. RECYCLONE (DE)

• 2.3. CYCLOSTACK

• 3.CONCLUSIONES

• 4. REFERENCIAS


3/50

RESUMEN

• Aunque existen métodos de disposición de relaves que no requieren declasificación granulométrica de los mismos, en general para poder obtenerun muro estable construido con relaves, es necesario corregir ladistribución granulométrica, a fin de obtener un material más grueso(arenoso) que el relave original.

• Para el tratamiento de relaves, los ciclones pueden funcionar, en una etapao en dos etapas. Actualmente, se recurre inclusive a nuevas tecnologíascomo el Sistema CycloWash y el ReCyclone, con el objetivo de una mayorreducción del bypass de finos e incrementar la razón de corte.

• En este trabajo se describe las ventajas y las condiciones de operación delas nuevas opciones para el tratamiento de relaves de cobre por ciclonado.Concluyendo que estos nuevos diseños implican la reducción de los costosde producción de arena por el ciclón, mejoran la relación de cortearenas/lamas y la consistencia de la calidad de la arena (contenido de finosdel underflow final < 18 % en Malla – 200).


4/50

INTRODUCCIÓN

• La eliminación de residuos se clasifican principalmente según el métodocomo la eliminación convencional, relaves espesados, pasta o inclusoapilado de relaves secos. La selección del método de disposición derelaves y estructura de contención se debe en general a la topografía,condiciones climáticas, operativas y geotécnicas.

• El Hydro-ciclonado de relaves es una herramienta que se utiliza a menudopara producir arenas gruesas con buen drenaje (underflow del ciclón) parainstalaciones de almacenamiento de relaves (TSF).

• Esta presentación incluye una breve descripción del tratamiento de relaves

los aspectos operacionales y los riesgos geotécnicos asociados en untranque. Posteriormente, nos centraremos en el uso de los ciclones y susnuevos avances en el diseño que permitan la reducción del bypass de finosen el underflow, para de esta manera cumplir con los requisitos de calidaden la construcción de presas de relave con muro de arenas.


5/50

OBJETIVOS

• - Mostrar la importancia que tiene el ciclonado de relaves en laconstrucción del dique de arenas (relación de granulometría conpermeabilidad).

• - Describir las ventajas de las nuevas opciones de ciclonado entranques de relave.

• - Identificar condiciones operativas de estas nuevas opciones deciclonado para reducción del bypass en la clasificación de relaves decobre.


6/50

1. TRATAMIENTO DE RELAVES


7/50

1.1. TIPOS DE DEPÓSITOS

• Depósitos Superficiales• • Depósitos con Muro de Arenas del Relave (Tranques de relaves)

• • Depósitos con Muro de Empréstito

• • Depósitos de Relaves Espesados

• • Depósitos de Relaves en Pasta

• • Depósito de Relaves Filtrados

• Depósitos Subterráneos

• • Depósitos en Minas Subterráneas en Operación

• • Depósitos en Minas Subterráneas Abandonadas

• • Depósitos en Excavaciones Abiertas

• Depósitos Marinos o Lacustres

• • Depósitos Submarinos


8/50

1.2. TRANQUES DE RELAVES

• Es el tipo de depósito que requiere de la separación de la fracción gruesa(arenas) para la construcción del muro.

• Las arenas se depositan a sobre un muro inicial construido previamentecon material de empréstito. La forma en que las arenas son dispuestasgeneran diferentes tipos de Métodos constructivos de una presa de arenasde relaves.

• Tabla N°1: Ejemplo de un Ciclo de Descarga en un Tranque de Relaves


9/50

• Figura N°1: Esquema de Operación en Tranque de Relaves


10/50

ASPECTOS OPERACIONALES

• Aspectos de Descarga

• • Granulometría del UF de los ciclones

• • Porcentaje de sólidos de descarga

• Aspectos Geotécnicos Significativos

• • Densidad de Compactación

• • Permeabilidad

• • Resistencia al Corte Estática

• • Resistencia Cíclica

• Aspectos de Crecimiento del Muro

• • Bajo Nivel Freático al Interior del Muro

• • Grado de Compactación del Muro


11/50

1.3. CLASIFICACIÓN HIDRAÚLICA

• El transporte hidráulico de la fracción de partículas gruesas generalmentees más económico y eficaz que el transporte de camiones de la roca estéril.Más importante es el análisis de que cada tonelada de relave se convierteen un subproducto , que al mismo tiempo reduce los relaves a seralmacenados.

• Comúnmente el relave, transportado hidráulicamente, justo al momento dellegar a la zona del depósito pasa por un proceso denominado ciclonaje, elque consiste en separar este material: en relaves finos (básicamente limos)y relaves gruesos (arenas finas limosas).

• El objetivo de la clasificación es disminuir la parte fina, típicamente, elporcentaje de partículas menores que la malla Nº200 ó de 0.074mm. Unmayor porcentaje de finos crea un potencial de riesgo de licuefacciónmayor.


12/50

• Figura N°2: Variables en el Ciclonado


13/50

BY-PASS

• Figura N°3: Curva de Tromp


14/50

• Figura N°4: Comparación de Curvas de Eficiencia .


15/50

1.4. RIESGOS GEOTÉCNICOS ASOCIADOS ATRANQUES DE RELAVES

• Licuefacción del prisma resistente.

• Inestabilidad de taludes

(bajo condiciones estáticas y sísmicas).

• Deformaciones excesivos.

• Rebalse, overtoping y vaciamiento.• Piping o tubificación.

• Inestabilidad del suelo de Fundación

• Planos de falla por precipitaciones o erosión eólica

• Factores clave para reducir el Riesgo• Densidad in-situ.

• Granulometría.

• Permeabilidad.

• Nivel de la napa al interior del muro de arenas.


16/50

1.5. NECESIDAD DEL CICLONADO DERELAVES

• Es evidente que uno de los parámetros fundamentales es la permeabilidadde la arena, que está estrechamente correlacionada con la contenido definos (% que pasa el tamiz # 200) .

• El contenido de finos se convirtió en el parámetro principal para el controlde calidad de la arena durante la construcción del dique. Inicialmente segúnestudios se recomendaba un contenido de finos ≤ 10%.

• Estudios realizados a mediados de los 80, concluyeron de que la

permeabilidad mínima de la arena en la presa debe ser mayor que 2x10 - 4cm / s. Este valor se determinó sobre la base del tiempo de percolaciónteórica del agua en la arena y mediciones piezométricas de los embalsesen operación.


17/50

RENDIMIENTO Y CALIDAD DE LA ARENA

En esta aplicación, los dos parámetros son el rendimiento o razón de corte y lacalidad de la arena.

La característica de libre drenaje de la arena se define por la fracción de masade las partículas de menos de 74 μm. ( teóricamente de 5% pasante).

La definición de libre drenaje ha sido modificada para la construcción depresas con relaves, siendo estos porcentajes ligeramente superiores en masaque pasan 74 μm, con un 15% de finos pasante Malla 200 o como máximo18%.

El rendimiento de arena, por supuesto, define la eficiencia y por lo tanto el

costo invertido, y la viabilidad de la producción de arena se refleja en la calidadadecuada.


18/50

• Tabla N°2: Contenido de finos M-200 en Presas de Relaves de Chile


19/50

2. NUEVAS TECNOLOGIAS DE CICLONADO DERELAVES DE COBRE


20/50

ANTECEDENTES

• Hasta ahora los actuales tranques de relaves han operado conclasificadores convencionales, con características como:

• • Altos requerimientos de agua de dilución y lavado para generar la cantidadde finos requeridas.

• •Bajo porcentaje de producción de arenas (RAL), por lo cual se requierengran cantidad de equipos en operación.

• •En aplicaciones exigentes, necesidad de usar doble clasificación, conetapas de bombeo intermedia, para cumplir con el requerimiento de finos.

• • Altos costos de inversión

• • Altos costos de mantención y operación

• •Grandes consumos de Agua y Energía


21/50

• Figura N°5: Ciclonaje de relaves convencional.


22/50

• Figura N°6: Ejemplo de tasa de reducción de almacenamiento de relavescon la producción de arena gruesa para el dique.


23/50

• Los ciclones pueden ser instalados como unidades a lo largo de una líneade distribución de relaves, o pueden ser reunidos en una estación, que

puede estar compuesta por una batería de ciclones con un alimentador ysalidas de underflow y overflow comunes.

• Esta última disposición se ocupa generalmente en presas de relavesmedianas a grandes. Los ciclones pueden funcionar en una etapa o en dosetapas.

• Para cumplir con el requerimiento de contenido de finos, reducir elconsumo de agua en clasificación, y aumentar la razón de corte es que sehicieron modificaciones en el diseño del hidrociclón convencional.

• Los primeros indicios de mejora son el Double Cyclone y el Twin vórtex

(TC). Actualmente nuevas tecnologías como el CycloWash o elReCyclone permiten una reducción aún mayor del porcentaje de finos en elUF.


24/50

• Figura N°7: Primeros avances en el desarrollo de nuevas tecnologías.


25/50

2.1. CYCLOWASH


26/50

• El Cyclowash es el proceso de retro-lavado. El cual a través de inyección

de agua a presión ingresa a la parte inferior de los hidrociclones, permitelograr una mejor eficiencia en éstos, obteniéndose, con ello, mejoresarenas del proceso de clasificación, con una cantidad de finos inferior a unaoperación con ciclón convencional.

• La inyección de agua en dirección tangencial sobre el cono del ciclón seaplica para desplazar el agua alimentada de la pulpa en la corriente de flujoinferior y aumentar la nitidez de la separación.

• El sistema de inyección, comprende un accesorio cilíndrico que se anexa alpropio ciclón, mediante el cual se inyecta agua para el lavado a través delos holes.

• Este sistema incluye la disposición de un cono truncado por encima delconjunto de inyección de agua, la función de este dispositivo esproporcionar una restricción al contacto directo de la pulpa con los holes deinyección del agua y también de pre clasificar el material.


27/50

Variable d50 = 19 micrones d50 = 26 micrones Convenc. Cyclowash Convenc. Cyclowash

Diámetro del ápex (cm) 1.75 1.27 1.75 2.54

Diámetro del vórtex(cm) 1.95 1.91 2.54 2.54

Presión del feed (kPa) 172 207 138 172

Diámetro del Cono Truncado (cm) - 1.91 - 2.54

Flujo de Agua Cyclowash (lpm) - 31.0 - 46.5

By-pass (%) 35 19 15 7

• Tabla N°4: Comparación de D15B Cyclone con y sin Cyclowash

• Tabla N°3: Comparación de la clasificación en ciclón 100 mm convencional

y resultados de la prueba con Cyclowash. Honaker. 2001


28/50

Water injection

Underflow

Truncated Cone

Truncated Cone

Spigot

Water injection

Underflow

Truncated Cone

Truncated Cone

Spigot

• Figura N°8: Ciclón gMAX con Sistema Cyclowash.


29/50

MECANISMO DE INYECCIÓN DE AGUA DELAVADO

• Criterios de Operación

• - Velocidad tangencial de alimentación de relave.

• - Velocidad de alimentación tangencial del flujo de agua de lavado

• - Velocidad de sedimentación de partículas en el hidrociclón.

Ec. Richardson y Zaki

• - Velocidad radial de inyección de agua de lavado.

• Ec. Modelo Dueck

Vtiny= Qiny / Ainy

Ainy = N*(π*diny2 /4)

vtF= QF / AI

vr iny = Qiny / π2 * diny * du

vst = [g*Dp2*(ρs – ρp)]/ (18*μdm)

vcorr R-Z = vst (1- cv)2.39

vsd = [b* vcorr R-Z]/ g


30/50

• VARIABLES DEL SISTEMA CYCLOWASH

• Variables de Diseño Cyclowash

• - Dirección de inyección de agua de lavado.

• - Número de inyectores.

• - Altura de inyección Cyclowash sobre el ápex

• Variables Operacionales Cyclowash

•

• - Determinación del flujo óptimo de agua para el Cyclowash

• - Determinación de la diferencial de Presión Cyclowash/Nido.

• - Establecimiento de la relación óptima de ápex / vórtex y cono truncado.


31/50

• Figura N°9: Diferentes Curvas de Separación obtenidas a diferentesvelocidades de inyección. Farghaly Aly . 2009


32/50

• Figura N°10: Uso de ciclonaje en 2 etapas, con Sistema Cyclowash

CASO DE APLICACIÓN TSF ENLOZADA


33/50

• Tabla N°5: Sólidos y granulometrías en Clasificación TSF Enlozada SMCV

1era estación % Sólidos % Malla - 200

FEED 34 - 41 54 - 66

O/F 23 - 32 80 - 87

U/F 38 - 47 28 - 37

2da estación % Sólidos % Malla - 200

FEED 26 - 32 28 - 37

O/F 7 - 13 87 - 96

U/F 66 - 73.5 9 - 13


34/50

700

710

720

730

740

750

760

770

780

790

800

810

820

830

840

850

860

870

880

890

900

52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68

I R m 3 / h

% M-200 Feed

Ápex 4.25 pulg.

Ápex 4.50 pulg.

Ápex 4.75 pulg.

Lineal (Ápex 4.25 pulg.)



• Figura N°11: Flujo teórico de inyección de Cyclowash. Batería de 18

ciclones. Sp 36.5%


35/50

25

27

29

31

33

35

37

39

41

43

45

750 760 770 780 790 800 810 820 830 840 850 860 870 880 890 900

% M - 2 0 0 U F

IR m3/h

MG Feed 58% M-200

MF Feed 62% M-200

Polinómica (MG Feed58% M-200)

Polinómica (MF Feed62% M-200)

• Figura N°12: Flujo real de agua del Cyclowash m3/h . Con Sp 37 %


36/50

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

3 3,2 3,4 3,6 3,8 4 4,2 4,4 4,6 4,8 5

% f

i n o s M - 2 0 0

Velocidad tangencial de Inyección (m/s)

Feed Sp 39-43. F80 125-137 um

Polinómica (Feed Sp 39-43. F80 125-137 um)

• Figura N°13: Velocidad de Inyección de agua de Lavado (para MF Feed)


37/50

0

10

20

30

40

50

60

M-200 UF M+200 OF Eficiencia SPLIT Relaves % Solidos UF % Solidos OF

Truncated Cone5 pulg.

Truncated Cone6 pulg.

• Figura N°14: Efecto del tamaño del Cono Truncado en Hidrociclon gMAX20 con Cyclowash KH 15L


38/50

2.2. RECYCLONE


39/50

• El ReCyclone, tecnología se basa en el concepto de doble vórtice (Twin

Vórtex) usado a principios de los años ochenta (Heiskanen 1987.). Latecnología sin embargo ahora ha sido ampliada a los ciclones de grandiámetro.

• En lugar de dos etapas diferentes, la tecnología ReCyclone consta de dosciclones unidos en serie como una unidad combinada, el ciclón superior sinembargo está equipado con una sección recta en lugar de la sección cónica

que conduce en una pieza de transición entre los ciclones combinados.Una cámara para adicionar agua, con una válvula que modela la velocidadla pulpa y como consecuencia el deslamado .El segundo Hidrociclon, al sercónico clasificará las partículas finas e intermedias que la primera etapa noclasificó.

• El agua de dilución añadida a ayuda a la ruptura de la capa viscosa quenormalmente contribuye al arrastre de finos en el flujo inferior del ciclónsuperior. El diseño de la zona de transición y el agua de dilución reducen eldesgaste en esa región(Castro et al. 2009, Weir Group PLC 2011, Cavex ®Cyclone ® Folleto).


40/50

• Figura N°15: Comparación del ciclón Convencional, Cavex y ReCyclone.


41/50

• Figura N°16: Ejemplo de Pruebas en Quebrada Honda


42/50

• Figura N°17: Ejemplos de Pruebas en Planta Piloto Pelambres Recyclone

500 / 400 CVX DE


43/50

• Figura N°18: Grafica Comparativa entre ReCyclone y Cyclowash


44/50

• Figura N°19: Tendencias granulométricas del UF ReCyclone y Cyclowash


45/50

2.3. CYCLOSTACK


46/50

• La tecnología CycloStack ™ emplea un sifón con succión controlada en el

OF del ciclón y una válvula de poliuretano en el flujo inferior paradeshidratar el UF. Lo que permite la descarga directa del flujo inferior sobreuna cinta transportadora o en una pila. estese produce incluso con condiciones de alimentación fluctuantes.

• Esta tecnología podría ser especialmente adecuado cuando la descarga del

flujo inferior no requiere de acción ulterior de desplazamientomecánico,como por ejemplo, la colocación sobre en una pendiente(FLSmith CycloStack ™ 2011).

• El CycloStack puede ser montado en un torre o por encima de un

transportador para proporcionar apilamiento a conveniencia. Proporcionaun UF con contenidos superiores de 75 % de sólidos.

•


47/50


48/50

3. CONCLUSIONES• Los nuevos avances tecnológicos en el diseño de ciclones, buscan mejorar lacalidad, recuperación de arenas y reducir el consumo de agua en la clasificación de

relaves.• El potencial riesgo de licuefacción en el muro de arenas, debe de minimizarse,cumpliendo con la calidad de depositación y de compactado, mediante la descarga dearenas con contenidos de finos menores a 18 % en M-200, que permita tener unapermeabilidad sobre 2x10 - 4 cm / s.

• El By-pass de finos presentes en la descarga del underflow se puede reducir en un 5

a 25% mediante el uso eficiente del lavado de arenas en el Recyclone y/o Cyclowash.• El consumo de agua para el lavado de arenas puede llegar a ser nulo si se trabajacon ReCyclone u oscilar entre 5 a 15 l/s de agua por ciclón (Recyclone o Cyclowash),dependiendo de las condiciones de granulometría del relave alimentado.

• La RAL se ve incrementada con el uso de nuevas tecnologías de ciclonado en un 10a 20 % con respecto a los ciclones convencionales.

• Las variables fundamentales a controlar en el Sistema Cyclowash son el flujo deinyección de agua y el diámetro de cono truncado.

• En el Sistema ReCyclone es primordial el control de la posición de la válvula delcono de sección expandida y del flujo de agua de lavado de arenas.

• El Sistema Cyclostack permite obtener arenas secadas o deshidratadas con

contenidos superiores de 75 % de sólidos.


49/50

4. REFERENCIAS

• - Sergio Barrera. Luis Valenzuela. Jose Campaña. Tailings and Mine Waste

2011. Sand Tailings Dams: Design, Construction and Operation.www.infomine.com/library/.../docs/Barrera2011.pdf

• - Christian Kujawa. Tailings and Mine Waste 2011. Cycloning of Tailing for theProduction of Sand as TSF Construction Material.www.infomine.com/library/.../docs/Kujawa2011.pdf

• - Eduardo Castro O. Mapla 2007. El Impacto en la producción de arenas paramuros de relaves, usando equipo de doble clasificación en una sola etapa

• - http://www.flsmidth.com

• - http://www.weirminerals.com

• - Depositación hidráulica de Arenas. Operación Líneas de Arenas. Tranque deRelaves Cerro Verde. Febrero 2007.

• - J. Dueck a,*, E. Pikushchak b, L. Minkov b, M. Farghaly a, Th. Neesse

• Mechanism of hydrocyclone separation with water injection

• http://www.researchgate.net/publication/222932317_Mechanism_of_hydrocyclone_separation_with_water_injection/file/9fcfd510680eb6521d.pdf.


50/50

GRACIAS
http://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=JRwHDccRZVSBVM&tbnid=gkZv_2GMqJYloM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.larepublica.pe/26-06-2013/mundial-juvenil-de-voley-peru-cae-1-0-frente-a-japon-por-octavos-de-final&ei=WjYvUoCnGoO09QSrnoGQBw&bvm=bv.51773540,d.eWU&psig=AFQjCNG1NtNMPPQfmjbWoueXr1AvlV57Mw&ust=1378911885462748

Nuevas Tecnologias Ciclones Ppt

Documents

Transcript of Nuevas Tecnologias Ciclones Ppt