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TALLERCONCENTRACION DE MINERALESY SEPARACION SOLIDO-LIQUIDO
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TALLER
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INDICE
1. Ejemplos de balances metalúrgicos en circuitos de flotación.
2. Aplicación de los Split Factors al Diseño y Evaluación de Circuitosde Flotación..
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1. EJEMPLOS DE BALANCES EN FLOTACION
Y CIRCUITOS DE FLOTACION.
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BALANCE METALURGICO
Cualquiera que sea la escala de tratamiento de una PlantaConcentradora, sea ésta grande, pequeña, automatizada orústica, al final de la operación diaria, semanal, mensual, anual, opor campañas, requiere de la presentación de los resultadosobtenidos en forma objetiva, en la que se incluye los cálculospara determinar el tonelaje de los productos de la flotación,contenido metálico de los elementos valiosos en cada uno de losproductos, la distribución porcentual y los radios deconcentración; todos ellos condensado en lo que se denomina el"Balance Metalúrgico" , que muestra también la eficiencia delproceso.
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Balance Metalúrgico de 2 Productos
FLOTACION ROUGHER
AlimentaciónA
CLEANER
RECLEANER
FLOTACIONSCAVENGER
RelaveGeneral
C
1MIDDLINGS
2MIDDLINGS
ConcentradoB
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Balance Metalúrgico
A = B+C .....................(1)
AB
A (a-c) = B (b-c)
ba
cc
Aa = Bb + Cc..................(2)
De acuerdo a la definición anterior podemos escribir las siguientes ecuaciones:
Multiplicado la ecuación (1) por c y sustrayéndole de la (2) tenemos:
= --
.............(3)
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Un mineral cuya cabeza ensaya 5% de Pb, al procesarlo porflotación se obtiene un concentrado de 68% de Pb y un relavede 0.10% de Pb. Si se trata 300 T/día, calcular la recuperación,tonelaje de concentrado producido y el radio de concentración:
Ejemplo de Aplicación
k=
B=
R-
AB
Ak
b - ca - c
b(a-c)a(b-c)
68 - 0.105 - 0.10
30013.86
= =
=
=
=
13.86
21.64
x 100-x 100- x 100-98.1%68(5-0.10)5(68-0.10)
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Ejemplo Formulación del Balance de Masa para evalua r la operación de Flotación
Alimentación, A,ai
Concentrado, C, ci
Balance por Leyes:
A = C+ R
A a = Cc + Rr
Balance por Flujos:
A= Peso de la Alimentación
C= Peso del Concentrado
R= Peso del Relave
Relave, R, ri
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De los flujos
Reemplazando
R = A - C
Aa = Cc + (A-C)r
Aa = Cc + Ar - Cr
Aa - Ar = Cc - Cr
A (a - r) = C(c - r)
A/C = (c - r)/ (a- r)Razón de Concentración
Recuperación
Razón de Enriquecimiento
Recuperación por leyes
Masa de Cu en el ConcentradoMasa de Cu en el Alimentación
R=
R =cCaA
R =c(a - r)a(c - r)
c/a
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Ejemplo Formulación del Balance de Masa para evalua r la operación de Flotación
Alimentación, A, ai
Relave, R, ri
Concentrado, C, ci
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Solución:
a= 0.8% Cu,c = 25% Cu y r = 0.15%Cu
Recuperación se obtiene
Reemplazando en
Reemplazando en
La razón de Enriqueciemiento se obtiene de
Remplazando en RE =
R=
=RC=
R=
RC= = 38.2
= 81.74%c(a - r)a(c - r)
AC
25(0.8 - 0.15)0.8(25 - 0.15)
(25 - 0.15)(0.8 - 0.15)
(a - r)(c - r)
, se obtiene
, se obtiene
cf
250.8
, se obtiene RE = = 31.3
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Ejemplo Volumen tanque de acondicionamiento previo a la operación de Flotación
Una planta de Fltotación trata 500 tons de sólidos por hora.
La pulpa de alimentación contiene 40% de sólidos en peso y es acondicionada por 5 minutoscon reactivos antes de bombearla a la flotación.
Calcule el volumen requerido del tanque de acondicionamiento.
La densidad del mineral es de 2700 [kg/m ]. 3
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G = 1.5xG = 1.5x500 = 7500[t/h]
Q =Q + Q = 18.518 + 750 = 935.18 [m /h]
V = =
Como la densidad del agua es unitaria
El tiempo de acondicionamiento es 5 min, por lo tanto el volumen del tanque es
Luego el flujo volumétrico de pulpa es
L
p s
3
3
L
3
Qs t
935.18m h x60
t[min]= 77.9[m ]
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Balance Metalúrgico de tres productos
A(m n )1
2
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3 3
1
1 Middlingso
1 Middlings
2 Middlings2 Middlings
RelaveGeneralC(m n )
1 2 2
Conc. PbB (m n )
Conc. ZnB (m n )
o
o
o
FLOTACIONROUGHER
FLOTACIONROUGHER
FLOTACIONSCAVENGER
FLOTACIONSCAVENGER
CLEANERCLEANER
RECLEANERRECLEANER
Balance Metalúrgico
Producto
CabezaConc.PbConc.ZnRelave
A m
C m
1
1
2
B m
B
n
n
1
n
nm
LeyZnPb
Peso
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Las recuperaciones del plomo y del zinc son respectivamente RPby RZn y las razones de concentración KPb y KZn por definición:
R b = x100
Rzn = x100
B m
B n
A m
A n
1
2
1
2
3
(6)
(7)
P
1
2
1
2
2
2
1
1
2
2
3
1
3
3
3
2
3
3
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
1
2
K b
K n
= A B
= A B
P
Z
(8)
(9)
Donde:
(m - m ) (n - n ) - (n - n ) - (m - m )
(m - m ) (n - n ) - (n - n ) - (m - m )
(m - m ) (n - n ) - (n - n ) - (m m )
(m - m ) (n - n ) - (n - n ) - (m m )
B =
B =
x A
x A
(10)
(11)
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1
1
2
3
1
2
2
2
2
2
1
2
1
1
2
2
2
2
1
1
3
1
3
3
3
3
3
1
3
2
3
3
3
3
3
2
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
(m - m ) (n - n ) - (n - n ) - (m - m )
(m - m ) (n - n ) - (n - n ) - (m - m )
(m - m ) (n - n ) - (n - n ) - (m - m )
(m - m ) (n - n ) - (n - n ) - (m - m )
(m - m ) (n - n ) - (n - n ) - (m m )
(m - m ) (n - n ) - (n - n ) - (m m )
(m - m ) (n - n ) - (n - n ) - (m m )
(m - m ) (n - n ) - (n - n ) - (m m )
x 100
x 100
x 100
x 100
(12)
(13)
(14)
(15)
Al sustituir B y B en 6,7,8 y 9 por sus valores de 10 y 11 se obtiene:
R b=
R b=
m
n
m
n
P
P
P
x
x
K b =
K n =Z
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Ejemplo de Aplicación. Balance Metalúrgico de 3 productos.
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21Ejemplo Balance de Masa Circuito de Flotación (Un Flujo y tod as las Leyes)
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30Calculo de la densidad de la pulpa.Se puede calcular a partir del porcentaje de sólidos % C ,y la densidad del mineral según:
Entonces, para cada flujo:
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CALCULO DEL CONSUMO DE REACTIVOS EN PLANTA CONCENTRADORA
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EJEMPLO BALANCE DE MASA CIRCUITODE FLOTACION
(Algunos Flujos y algunas Leyes)
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En el MODULO IV: HERRAMIENTAS COMPUTACIONALESAPLICADAS A METALURGIA EXTRACTIVA, se revisarán lastécnicas de ajuste de balances de masa específicamentemediante multiplicadores de Lagrange y utilización de latécnica de los mínimos cuadrados.
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2. APLICACION DE LOS SPLIT FACTORS
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MODELOS MATEMATICOS PARA SIMULAR FLOTACION INDUSTRIAL A PARTIR DE
PRUEBAS DE LABORATORIOObjetivos:
a) Planteamiento de diagrama de flujo, balance de materiales, planteode ecuaciones y desarrollo de modelos matemáticos.
b) Predecir resultados finales tales como: leyes, recuperaciones yrazón de concentración.
c) Información obtenida de pruebas batch a nivel de laboratorio.
d) Alto nivel de confianza.
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40Metodología
El concepto para presentar un circuito de flotación es atribuido al factor de distribución oSPLIT FACTOR (SF) de cada componente y en cada etapa de separación, este SF no esmás que la fracción de alimentación que reportan los flujos no flotables o relaves en cadacaso o etapa de separación o junta de flujos en flotaciones, rougher, cleaner, recleaner oscavenger, etc.
La magnitud de los SF depende de:
Tiempo de flotación, condiciones físico-químicas del mineral, datos suficientes que sondeterminados en una prueba de flotación batch, cuantificando así los factores dedistribución y con estos factores se puede calcular los resultados que se obtendrán enuna flotación continua, piloto o industrial. Los estudios de todos los investigadores hansido desarrollados en función de los SF o flujo no flotables, complicando severamente eldesarrollo de estos modelos cuando se tiene más etapas de limpieza o se obtienen másproductos; nosotros postulamos y desarrollamos estos modelos matemáticosconsiderando la fracción flotable, simplificando notablemente el manejo de ecuaciones ylos cálculos que se realizan para evaluar una prueba de laboratorio y su escalamientoindustrial.
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MODULOS DE OPERACION EN CIRCUITOS DE FLOTACION
F1 F1
F2 F2
F3
F3
Unión de Flujos Separación de Flujos
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42Estos módulos permiten:
� Realizar el balance de materiales mediante el planteo deecuaciones para un diagrama de flujo de beneficio de minerales.
� El rombo indica la unión de dos o más flujos para formar untercero.
� Las etapas de separación están identificadas por un rectánguloy numeradas secuencialmente en un circuito de variasseparaciones.
� Los SF del primer separador se pueden mencionar como SF1 parael primer separador, para el segundo separador como SF2 y asísucesivamente, relacionándolo con alguno de los constituyentespara su fácil identificación.
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Ejemplo Split Factor Circuito de Flotación de SimpleAplicaciónSe tiene una prueba de ciclo abierto realizada a escala laboratorio cuyos resultadosse aprecian en la siguiente figura.
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Otro Ejemplo: Diagrama de Flujos
1
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4
7
5
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11
10
9
8
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Algo mas complicado, por ejemplo:
WSF1 = Factor de distribución del primer separador relacionado al peso.
RSFI = Factor de distribución del primer separador relacionado a larecuperación.
PbSF2 = Factor de distribución del segundo separador relacionado al plomo.
AgSF3 = Factor de distribución del tercer separador relacionado alcontenido de plata.
ZnSF4 = Factor de distribución del cuarto separador relacionado al zinc etc.
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Balance de Materiales y Planteo de Ecuaciones.
Conociendo los símbolos de unión y separación de flujos yaplicándolo a un mineral que ha sido flotado en laboratorio sepueden desarrollar una serie de ecuaciones que responden aldiagrama de flujo planteado para el caso de dos concentrados y unrelave.
Estas ecuaciones permiten calcular los resultados si el mineralfuera procesado industrialmente con coincidencias bastantescercanas cuando se flota en planta el mineral.
Estas ecuaciones sirven para evaluar económicamente un mineralsin realizar costosas y prolongadas pruebas de pilotaje.
Para alcanzar este objetivo se debe tener en cuenta los siguientesconceptos:
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SF1 = Fracción no flotable en relave Ro.Pb
SF2 = Fracción no flotable en medios Pb
SF3 = Fracción no flotable en relave general
SF4 = Fracción no flotable en medios Zn
Para simplificar los cálculos metalúrgicos se tomará enconsideración la fracción flotable para determinar pesos yrecuperaciones, que a su vez servirá para calcular losdiferentes productos que se obtendrían industrialmente conlo cual se completará el balance metalúrgico; así tenemos:
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W 1 = 1 - SF 1 ............SF 1 = 1 - W1
W 2 = 1 - SF 2 ............SF 2 = 1 - W2
W 3 = 1 - SF 3 ............SF 3 = 1 - W3
W 4 = 1 - SF 4 ............SF 4 = 1 - W4
R 1 = 1 - SF 1 ............SF 1 = 1 - R1
R 2 = 1 - SF 2 ............SF 2 = 1 - R2
R 3 = 1 - SF 3 ............SF 3 = 1 - R3
R 4 = 1 - SF 4 ............SF 4 = 2 - R4
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Planteamiento de ecuaciones.a) Primer Circuito
F3 = F 1 + F2 (1)
F4 = F3 SF1 (2)
F5 = F3(1-SF1) (3)
F2 = F5 SF2 (4)
F6 = F5(1-SF2) (5)
DE (5) Y (3)
F6 = F3(1-SF1) (1-SF2)
Para reemplazar en (1); de (4) y (3)
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F2 = F3 (1 - SF1) SF2: en (1)
F3 = F1 + F3 (1-SF1) SF2
F3 = F1
1-(1-SF1)SF2
F6 = F1 (1 - SF1) (1- SF2) (6)
1-(1-SF1) SF2
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b) Segundo circuito
F8 = F4 + F7 (7)
F9 = F8 SF3 (8)
F10 = F8 (1-SF3) (9)
F7 = F10 SF4 (10)
F11 = F10 (1-SF4) (11)
De (11) y (9)
F11 = F8 (1-SF3) (1 - SF4) (12)
F8 = F4 + F7 (13)
F4 = F3 SF1
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F4 = F1 SF1
1 - (1 - SF1) SF2
F7 = F10 SF4
F7 = F8 (1-SF3) SF4
Reemplazando en (13)
F8 = F4
1 - (1-SF3) SF4
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55Reemplazando en (12) los valores de F8 y F4
F11 = F1 SF1 (1 - SF3) (1- SF4) (14)
[1 - (1-SF1)SF2] x [1 - (1- SF3) SF4]
Si reemplazamos los términos del cuadro N°1 en ecuaciones 6 y 14 que implica considerar la fracción flotable tendremos las ecuaciones N°6 A y 14 A.
F6 = F1 x W1 x W2 (6 A)
1 + W1 (W2 - 1)
F11 = F1 (1 - W1) x W3 x W4 (14 A)
[1 + W1 (W2 - 1)] [1 + W3 (W4 - 1)]
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Resultados.Primeramente se deben realizar pruebas de flotación batch encondiciones similares a las industriales.
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Primero se determinan los SF de todo el circuito y también lasfracciones flotables.
Con estos valores se pueden calcular los pesos y recuperacionesreemplazando valores en ecuaciones 6A y 14A.
Ejemplo de cálculos para pesos, % :
SF1 = (3,59 + 10,63 + 83,24)/100 = 0,9746 .......... W1=0,0254
SF2 = 1,07/(1,47 + 1,07) = 0,4212 ......................... W2=0,5788
SF3 = 83,24/(3,59 + 10,63 + 83,24) = 0,8541 ....... W3=0,1459
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SF4 = 10,63 = 0,7455 ..........................................W4=0,2525
10,63 +3,59
-Peso de concentrado de Plomo
WPb = 100 x 0,0254 x 0,5788
1 – 0,0254 + 0,0254 x 0,5788
WPb = 1,49 g
- Peso de concentrado de Zinc
WZn = 100 (1-0,0254) x 0,1459 x 0,2525
[ 1- 0,0254 + 0,0254 x 0,5788] [ 1 -0,1459 + 0,1459 x 0,2525]
WZn = 4,07g
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-Peso de relave (T)
100 = WPb + WZn + WT
WT = 100 - (WPb + WZn)
WT = 94,44
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60
Se tiene una prueba de ciclo abierto realizada a escala delaboratorio cuyos resultados se pueden ver en la siguiente figura:
Rougher
Cleaner Scavenger
0,10%
6408 g
0,15%
467 g
6,7%
450 g
29%
170 g
Ejemplo 2
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61
Determine mediante simulación matemática por el método de losfactores de distribución (Split Factors), la respuesta de un circuitocerrado que considera la recirculación del concentradoScavenger a la flotación Rougher, mientras que el relaveRougher y Scavenger constituyen el relave final.
Lo anterior realmente significa determinar:
a. Los factores de distribución (Split Factors) de cada
etapa.
b. Los flujos y leyes del circuito simulados.
c. Los parámetros metalúrgicos del proceso.
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62
AG
ID
H
G
C
F
Sf1
B
E
De acuerdo al planteamiento del problema el circuito e s como sigue:
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En primer lugar es conveniente definir la nomenclaturaadecuada para los diferentes flujos.
A: Alimentación Fresca.
B: Alimentación Rougher.
C: Concentrado Rougher.
D: Relave Rougher.
E: Relave Cleaner.
F: Concentrado Cleaner.
G: Concentrado Scavenger.
H: Relave Scavenger.
I: Relave Final.
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67Reemplazando en la Tabla:
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68
35
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c) Parámetros Metalúrgicos del procesoRecuperación en peso del circuito:
Rp = masa de concentrado final / masa de la alimentación fresca.
Rp = (F/A)*100
Rp = (181/7495)*100
Rp = 2,41%
Recuperación de fino del circuito:
Rf = masa de fino en concentrado final / masa de fino en alimentación fresca.
Rf = (f/a)*100
Rf = (76/86)*100
Rf = 88,4%