Diem-metalurgia Extractiva

Ing. Jorge Manrquez Fica, M. Cs. - [email protected] - Consultor Intercade

1

Ing. Jorge Manrquez Fica, M. Cs. Consultor INTERCADE

Octubre 2008

METALURGIA EXTRACTIVA Y GEOMETALURGIA

DIEM - Diplomado Internacional Especializado en Minera


2

OPTIMIZACION Y TECNICAS MODERNAS EN CHANCADO, MOLIENDA,

CLASIFICACION, CONCENTRACION DE MINERALES Y SEPARACION SOLIDO-

LIQUIDO

Mdulo III


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1. PROCESOS DE CONMINUCION............................. Diap. 5- Etapas de Conminucin- Consumo de Energa- Chancado- Circuitos y Etapas- Chancadoras- Harneros

2. MOLIENDA DE MINERALES .................................. Diap. 65- Velocidad Crtica y de Operacin- Molinos de Barras- Molinos de Bolas- Molinos Semiautgenos- Preclasificacin y Prechancado del Mineral

INDICE


4

3. CLASIFICACION POR TAMAOS EN HIDROCICLONES ............................................. Diap. 196- Caractersticas de los Hidrociclones- Dimensionamiento de Hidrociclones- Aglomeracin y Curado

4. CONCENTRACION DE MINERALES (GRAVIMETRIA) ..................................................... Diap. 218- Flotacin- Menas Sulfuradas- Separacin Selectiva- Menas Dbilmente Acidas- Menas Fuertemente Acidas- Factores de Escalamiento

5. SEPARACION SOLIDO-LIQUIDO .......................... Diap. 293- Taller

INDICE


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1. PROCESOS DE CONMINUCION


6

La mayora de los minerales estn finamente diseminados y estn ntimamente asociados a la ganga.

Deben ser "liberados antes de llevar a cabo su separacin.

Esto se obtiene mediante conminucin El tamao de partcula del mineral se reduce

progresivamente hasta que se puedan separar por flotacin (u otros).

CONMINUCION


7

La conminucin era llevada a cabo para hacer ms fcil el manejo de material recientemente excavado.

En el caso de productos de cantera para producir material de tamao de partcula controlado.

ETAPAS INICIALES


8

Los explosivos se utilizan en minera para remover los minerales de sus lechos naturales.

La tronadura es la primera etapa de la conminucin.

La conminucin en una planta de procesamiento de minerales es una secuencia de procesos de chancado y molienda.

Se reduce el tamao de partcula de la mena desde la operacin en mina hasta un nivel tal que el mineral y la ganga puedan producir substancialmente como partculas separadas.

TRONADURA


9

El Chancado se alcanza por compresin del mineral contra superficies rgidas o por su impacto contra superficies movindose forzadamente en una trayectoria rgida.

La Molienda es acompaada por abrasin e impacto del mineral debido al movimiento libre de medios de molienda no conectados, tales como, barras, bolas o pebbles (guijarros).

CHANCADO / MOLIENDA


10

El chancado es un proceso seco. Se realiza en varias etapas, debido a las pequeas

razones de reduccin. Rango de 3 a 6 en cada etapa. Razn de reduccin:

La razn de tamao de partcula mximo que entra al tamao de partcula mximo que sale de la chancadora

Algunas veces se emplean otras definiciones.

RAZON DE REDUCCION


11

Se emplean molinos rotatorios de cada (tumbling).

Tienen como medios de molienda barras, bolas, o mineral de mayor tamao.

Generalmente la molienda se lleva a cabo en hmedo para proveer una alimentacin de pulpa al proceso de concentracin.

La molienda seca tiene aplicaciones limitadas.

ULTIMAS ETAPAS DE LA CONMINUCION


12

Existe un rea de tamaos traslapada donde es posible chancar o moler el mineral.

Los estudios indican que el fino final reducido en una operacin de chancado en forma equivalente a molinos rotatorios puede alcanzarse aproximadamente con:

1. La mitad de energa, y 2. Mitad de los costos requeridos

CHANCADO O MOLIENDA?


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Size mm0481116223264>80>100>500>1000

JAWCRUSHER

CRUSHERSCONE

CRUSHERTERTIARY

VSI

IMPACTORS

Product value

CONE CRUSHERSECONDARY

PRIMARYGYRATORYCRUSHER

PRIMARY GYRATORYCRUSHER

JAWCRUSHER

CONECRUSHER

VERTMILL

VIBRATINGMILL

MILLS

CRUSHERS/IMPACTORS

AG/SAG

ROD

BALL

PEBBLEVSI

100 micron

Size

1 m 100 mm 1.0 mm 1 mm 100 micron 10 micron 1 micron

1.

2.


14

Se usan actualmente en procesamiento de minerales en forma comn, aunque ya han estado presentes en otras industrias.

Los molinos agitados usan un agitador para proveer de movimiento a los medios de molienda de acero, cermicos o rocas.

Existen en configuraciones verticales y horizontales.

MOLINOS AGITADOS


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DEM

Tiempo = 5.0 s.

1.501.120.750.380.00

Velocidad


16

DEM MILL TOWER

0.70.50.30.20.0

Velocidad

Tiempo = 10.0 s.


17

Pueden operar con tamaos promedio ms pequeos, que los hace de lejos los ms adecuados para la molienda fina en molinos de bola.

Los molinos agitados se requieren por ser energticamente ms eficientes (sobre el 50%) que los molinos de bolas convencionales.

VENTAJAS MOLINOS AGITADOS


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ISAMILL

Feedslurry

Product slurry

High speedStirring discs

Motor upTo 3,300 kW

Stationary millchamber

Media andProduct separator

Grinding media


19

ISAMILL VS MOLINO DE BOLAS100

80

60

40

20

00.1 1 10 100

Particle size, microns

Feed F80 = 27 micronsBall mill: 150 minutes, 63.3 kWh/t, 3-16mm mixed balls

Netzsch mill: 0.5 minutes, 14.5kWh/t, 0.8-1.2mm ceramic

P

e

r

c

e

n

t


20

El HPGR es un equipo de conminucin relativamente nuevo.

Utiliza fractura por compresin de un lecho de partculas, en donde existe una eficiente energa de fractura nter partcula.

La razn de reduccin obtenida en un solo paso a travs del HPGR es significativamente mayor que la obtenida en chancadoras de rodillos convencionales.

MOLINO DE RODILLOS DE ALTA PRESION


21

Existe beneficio en flujo aguas abajo tal como reduccin del esfuerzo de molienda y mejoras en la lixiviacin debido a microfracturas.

El HPGR ofrece un marcado potencial real a reducir los requerimientos energticos de la conminucin requeridos por los molinos de cada.

El HPGR es del 20 al 50% ms eficiente que las chancadoras y molinos convencionales.

VENTAJAS HPGR


22


23


24

Beneficios de HPGR: Menores costos

operativos

Necesario para hacer el proyecto factible

Mayor produccin

HPGR CERRO VERDE


25

La mayora de los minerales son materiales cristalinos.

Los tomos se arreglan regularmente en ordenamientos tridimensionales.

La configuracin que mantiene unidos a los tomos est determinada por:

El tamao de enlace fsico y qumico El tipo de enlace fsico y qumico

PRINCIPIOS DE LA CONMINUCION


26

En la red cristalina de minerales, estos enlaces interatmicos son efectivos solo a distancias pequeas.

Pueden ser fracturados si son extendidos por un esfuerzo de tensin.

Tales esfuerzos pueden generarse por cargas de tensin (extensin) o compresin.

ENLACES INTERATOMICOS


27

TENSION DE UNA RED CRISTALINA RESULTADOS DE ESFUERZO DE

TENSION O COMPRESIONCompressive

stress

Tensilestress


28

Incluso cuando las rocas son cargadas uniformemente, los esfuerzos internos no se distribuyen uniformemente.

La roca consiste en una variedad de minerales dispersados como granos de varios tamaos.

CONCENTRACION DE ESFUERZOS


29

La distribucin de esfuerzos depende de:1. Las caractersticas mecnicas individuales de

los minerales.2. Pero en forma ms importante de la presencia

de grietas o de defectos en la matriz.

Grietas o defectos actan como sitios para la concentracin de esfuerzos

DISTRIBUCION DE ESFUERZOS


30

CONCENTRACION DE ESFUERZOS EN UNA EXTREMIDAD DE LA GRIETA


31

El esfuerzo en tal sitio (concentracin de esfuerzos) aumenta proporcionalmente a la raz cuadrada de la longitud de la grieta perpendicular a la direccin del esfuerzo.

L1/2

ESFUERZO LONGITUD DE GRIETA


32

Existe un valor crtico para la longitud de la grieta.

Un aumento del esfuerzo en la extremidad de la grieta es suficiente para romper el enlace atmico en ese punto.

LONGITUD CRITICA


33

La ruptura de tal enlace aumentar la longitud de la grieta.

Un aumento de la longitud aumentara la concentracin de esfuerzos.

Esto causa una propagacin rpida de la grieta a travs de la matriz.

Esta propagacin de la grieta causa la fractura.

RUPTURA


34

Las teoras conminucin asumen que el material es frgil.

Sin embargo, los cristales pueden almacenar energa sin romperse, y disipar esta energa cuando se quita el esfuerzo (comportamiento elstico).

COMPORTAMIENTO ELASTICO


35

Cuando es energticamente factible.

Energa de esfuerzo relativamente alta con respecto al estado energtico de nuevas superficies.

Los materiales fallan por la propagacin de la grieta.

Los materiales frgiles liberan la energa de esfuerzo propagando la grieta.

FALLAS DE GRIFFITH


36

Los materiales "resistentes" pueden liberar energa de esfuerzo sin la propagacin de la grieta.

Lo hacen mediante el mecanismo del flujo plstico.

En comportamiento plstico, los tomos resbalan unos sobre otros consumindose la energa en distorsionar la forma del material.

MATERIALES RESISTENTES


37

La propagacin de grieta tambin se puede inhibir por:

1.Encuentro con otras grietas, o2.Al reunirse con los bordes cristalinos

Rocas de grano fino, son ms resistentes que las rocas de grano grueso

INHIBICION DE LA PROPAGACION


38

En presencia de agua disminuye la energa requerida para la conminucin.

Se puede reducir an ms por aadidos qumicos que se adsorben sobre el slido.

El surfactante penetra en una grieta y reduce la fuerza en enlace en la extremidad de la grieta.

EFECTO DE LIQUIDOS


39

Las partculas reales tienen forma irregular y la carga no es uniforme.

La carga se alcanza a travs de puntos o reas pequeas de contacto.

La fractura se alcanza principalmente por chancado, impacto y atricin.

Los tres tipos de fractura (compresin, tensin, y cizalle) pueden ser comprendidas dependiendo de la mecnica de rocas y del tipo de carga.

TIPOS DE FRACTURA


40

Cuando una partcula irregular es quebrada por compresin (chancado), los productos caen en dos distintos rangos de tamaos:

1. Partculas gruesas resultado de la falla por tensin.

2. Partculas finas resultado de fallas por compresin cerca de los puntos de carga.

RANGOS DE TAMAOS


41

FRACTURA POR COMPRESION (Finos) Y TENSION (Gruesos)


42

La cantidad de finos producidos puede ser reducida minimizando el rea de carga.

Esto se hace en mquinas chancadoras compresivas usando superficies de chancado corrugadas.

MINIMIZAR FINOS


43

La fractura por impacto se debe a una carga sbita.

La partcula experimenta un esfuerzo promedio mayor que el necesario para alcanzar una fractura simple.

La partcula tiende a fracturarse en forma separada principalmente por fallas de tensin.

Frecuentemente los productos son muy similares en tamao y forma.

FRACTURA POR IMPACTO


44

La atricin (fractura por cizalle) produce mucho material fino, y puede ser indeseable dependiendo de la etapa de conminucin y del sector industrial.

La atricin ocurre debido a la interaccin partcula -partcula (conminucin inter-partcula).

ATRICION


45

Ocurre si una chancadora se alimenta demasiado rpido.

Entonces los contactos de partculas aumentan el grado de esfuerzo por compresin y por lo tanto fractura por cizalle.

CUANDO OCURRE ATRICION?


46

Se refiere a la relacin entre:

El suministro de energa y el tamao de partcula obtenido desde un tamao de alimentacin dado.

TEORIA DE LA CONMINUCION


47

La mayora del suministro de energa a un chancador o mquina de molienda es absorbida por la mquina en s misma.

Slo una pequea fraccin de la energa total estdisponible para fracturar el material.

EFICIENCIA ENERGETICA


48

Existe una relacin entre la energa requerida para fracturar el material y la nueva superficie producida en el proceso.

Esta relacin slo puede ser conocida si se puede medir la energa consumida en crear la nueva superficie.

RELACION ENERGIA - SUPERFICIE


49

Se ha demostrado que en un molino de bolas, menos del 1% de la energa total ingresada est disponible para la reduccin de tamao propiamente.

La mayora de la energa se utiliza en produccin de calor.

USO DE LA ENERGIA


50

ENERGIA MECANICA EN CALOR


51

Un material plstico consume la energa en cambiar de forma a una que conserva, sin crear una nueva superficie significativa.

Todas las teoras de la conminucin asumen que el material es frgil, de modo tal que en el proceso no hay energa adsorbida que no se utilice en fractura, tales como: Elongacin Contraccin

MATERIAL FRAGIL (SE ASUME)


52

La energa consumida en la reduccin de tamao es proporcional al rea de la nueva superficie producida.

El rea superficial de un peso conocido de partculas de dimetro uniforme es inversamente proporcional al dimetro

E es la energa de entrada, D1 es el tamao particular inicial y D2 es el tamao particular final, y K es una constante

=

12 D1

D1KE

TEORIA DE VON RITTINGER (1867)


53

Trabajo requerido es proporcional a la reduccin en volumen de las partculas concernientes.

Donde f es el dimetro de las partculas en la alimentacin y p el dimetro de las partculas producidas.

La razn de reduccin R es f/p.

De acuerdo a la ley de Kick, la energa requerida para la conminucin es proporcional a log R/log 2

TEORIA DE KICK (1885)


54

Un material es chancado en un chancador de mandbulas tipo Blake tal que el tamao de partcula promedio es reducido de 50 mm a 10 mm con un consumo de energa de 13.0 kW/(kg/s)

Cul debera ser el consumo de energa necesario para chancar el mismo material desde un tamao promedio de 75 mm a 25 mm:

1.Asuma que se aplica la ley de Rittinger2.Asuma que se aplica la ley de Kick

EJEMPLO


55

E = KRfc[(1/L2) (1/L1)] Entonces: 13.0 = KRfc[(1/10) (1/50)]

Y KRfc = (13.0 50/4) KRfc = 162.5 kW/(kg mm)

Luego la energa requerida para chancar un material de 75 mm a 25 mm es:E = 162.5[(1/25) (1/75)] = 4.33 kJ/kg

SOLUCION LEY DE RITTINGER


56

Esta ecuacin est dada por:E = KKfc ln(L1/L2)

Entonces: 13.0 = KKfc ln(50/10)y: KKfc = (13.0/1.609)

KKfc = 8/08 kW/(kg/s)

Luego la energa requerida para chancar un material de 75 mm a 25 mm es:

E = 8.08 ln(75/25) = 8.88 kJ/kg

SOLUCION LEY DE KICK


57

Cul de estos resultados debera ser considerado como ms confiable?

El rango de tamaos involucrados se considera como chancado grueso.

Adems la ley de Kick relaciona mejor la energa requerida para considerar los efectos de deformacin elstica antes que ocurra la fractura.

La ley de Kick es la ms confiable.

RITTINGER O KICK


58

Desarroll una ecuacin cuyas bases tericas son que la entrada de trabajo es proporcional a la nueva longitud de la extremidad de la grieta producida por la fractura de la partcula.

El trabajo es igual al representado por el producto menos aquel representado por la alimentacin.

En partculas de forma similar, el rea superficial o unidad de volumen de material es inversamente proporcional al dimetro.

La longitud de la grieta en la unidad de volumen se considera proporcional a un lado de esa rea y por lo tanto inversamente proporcional a la raz cuadrada del dimetro.

BOND (1952)


59

Para clculos prcticos se selecciona como el criterio de tamao de partcula el tamao en micrones del cual pasa el 80%

El dimetro en micrones del cual pasa el 80% del producto se designa como P

El tamao del cual pasa el 80% de la alimentacin se seala como F

Entrada de trabajo kWh/t corta, es:

F10W

P10WW ii =

TERCERA TEORIA DE W. BOND


60

Wi es el ndice de trabajo.

El ndice de trabajo es el parmetro de la conminucin que expresa la resistencia del material al chancado y molienda.

Numricamente son los kWh por tonelada corta requerida para reducir el material desde un tamao de alimentacin tericamente infinito hasta el 80% que pasa los 100 m

INDICE DE TRABAJO


61

La relacin entre la energa y el tamao de partcula es una forma compuesta de las tres leyes de Rittinger, Kick y Bond.

La probabilidad de fractura en conminucin es alta para las partculas grandes y disminuye rpidamente para los tamaos finos.

ECUACION GENERAL HUKKI (1975)


62

Hukki demuestra que la ley de Kick tiene una exactitud razonable en el rango de chancado sobre 1 cm de dimetro.

La teora de Bond se aplica razonablemente en el rango de molienda convencional en molinos de barra y bolas.

La ley de Rittinger se aplica bastante bien en el rango de molienda fina de 10 1000 m.

RANGOS DE VALIDEZ


63

Basndose en Hukki, modifico la ecuacin de Bonddonde el exponente de P y F vara con el tamao

( ) ( )Ff iPf i FKM

PKMW =

MORREL (2004)


64

Mi es el ndice del material relacionado con la propiedad de fractura del mineral.

K es una constante elegida para balancear las unidades de la ecuacin.

Vlida en un rango de tamaos cubiertos por la mayora de los circuitos de molienda modernos, es decir, 0.1 100 m.

RANGO DE VALIDEZ


65

CIRCUITO DE MOLIENDA Y CONTROLCIRCUITO DE MOLIENDA Y CONTROL2. MOLIENDA2. MOLIENDA


66

La alimentacin puede ser hmeda o seca, dependiendo de:

1. El proceso siguiente, y

2. La naturaleza del producto

CIRCUITOS DE MOLIENDA


67

La molienda seca es necesaria con algunos materiales debido a los cambios fsicos y qumicos que ocurriran si se agregara agua.

Esto causa menor desgaste de los revestimientos y medios de molienda.

Hay una ms alta proporcin de finos en el producto, lo cual puede ser deseable en algunos casos.

MOLIENDA SECA


68

La molienda hmeda es usada generalmente en operaciones de procesamiento de minerales debido a la economa global de la operacin.

MOLIENDA HUMEDA


69

1. Consume menos potencia por tonelada de producto.

2. Tiene una mayor capacidad por unidad de volumen del molino.

3. Hace posible el uso de clasificacin o harneado hmedo para el control del producto.

4. Elimina el problema de polvos.

5. Hace posible el uso de un simple manejo y mtodo de transporte tales como; bombas, tuberas y canaletas.

VENTAJAS MOLIENDA HUMEDA


70

Para una molienda particular se debe considerar simultneamente:

1. El tipo de molino, y2. El circuito que va a ser usado

Los circuitos estn divididos en dos grandes clasificaciones:

1. Abierto, y2. Cerrado

ABIERTO - CERRADO


71

Este tipo de circuito rara vez se usa en aplicaciones de procesamiento de minerales.

CIRCUITO ABIERTO UNA SOLA ETAPA

Mill

Mill

ProductFeed


72

No existe control de la distribucin de tamaos del producto.

La tasa de alimentacin debe ser baja para asegurar que cada partcula tenga suficiente tiempo en el molino para ser fracturada al tamao de producto.

Como resultado muchas partculas en el producto son sobremolidas, lo cual consume energa innecesariamente, y el producto puede ser difcil de tratar subsecuentemente

CARACTERISTICAS


73

La molienda en la industria metalrgica es casi siempre en circuito cerrado.

El material de tamao requerido es removido por un clasificador.

El material sobre tamao retorna al molino.

CIRCUITOS CERRADO

Feed

UnderflowClassifier

Ball mill

Overflow(product)


74

Implcitamente cada circuito de molienda tiene un tipo de clasificacin.

Sin embargo, los molinos individuales en el circuito pueden ser abiertos o cerrados.

CLASIFICACION CIRCUITO


75

En la operacin en circuito cerrado, no se hace el trabajo de efectuar toda la reduccin de tamao en un solo paso.

El trabajo se hace para remover material del circuito tan pronto alcanza el tamao requerido.

Al moler a un tamao especificado, mediante la operacin a circuito cerrado se puede obtener un aumento en la capacidad de hasta un 35%

EFECTO EN LA CAPACIDAD


76

El material retornado al molino por el clasificador se conoce como carga circulante.

Su peso se expresa como un porcentaje del peso de alimentacin nueva.

CARGA CIRCULANTE


77

La molienda en circuito cerrado reduce el tiempo de residencia de las partculas.

Esto tambin reduce la fraccin de tamaos finales en el molino, comparada con el circuito abierto.

Esto disminuye la sobre molienda.

Aumenta la energa disponible para utilizarla en molienda en tanto exista presente un amplio suministro de material de tamao no final.

EFECTOS TIEMPOS DE RESIDENCIA


78

Cuando el tonelaje de la alimentacin nueva aumenta.

Aumenta el tonelaje de la carga circulante

Aumenta debido a que el underflow del clasificador aumenta con gruesos

Sin embargo, la alimentacin compuesta (fresca y carga circulante) al molino llega a ser ms fina debido a este aumento de la carga circulante (ya molida)

EFECTO FLUJO DE ALIMENTACION


79

Debido a la reduccin del tiempo de residencia en el molino.

La descarga neta de ste llega a ser correspondientemente ms gruesa.

Esto es, disminuye la diferencia de tamao promedio entre la alimentacin compuesta (fresca y carga circulante) y la descarga.

EFECTO EN EL TAMAO DE DESCARGA


80

La capacidad de un molino aumenta con la disminucin del tamao de bolas.

Esto es porque aumenta la superficie de molienda. Entonces, cuando exista mayor cantidad de material

de tamao final en la alimentacin compuesta, menor es la superficie de molienda.

Entonces, una alimentacin compuesta ms fina necesita un menor tamao promedio de bola.

Por lo tanto, dentro de lmites, una carga circulante (que recircula tamaos mayores) mayor es la capacidad til del molino.

RELACION TAMAO PARTICULA / BOLA


81

El aumento de capacidad es ms rpido en el primer 100% de la carga circulante.

Luego continua hasta un lmite, dependiendo del circuito, justo antes que ocurra el atollo del molino.

La carga circulante ptima de un circuito en particular depende de:

1. La capacidad del clasificador, y2. El costo de transporte de la carga dentro del

molino.

Est usualmente en el rango de 100 a 350%, aunque puede ser tan alta como 600%

PORCENTAJE CARGA CIRCULANTE


82

Los molinos de barras generalmente operan en circuito abierto debido a su accin de molienda especialmente cuando preparan alimentacin a los molinos de bolas.

Las superficies paralelas de molienda simulan una ranura de malla y tienden a retardar las partculas ms grandes hasta que ellas se fracturan.

Las partculas ms pequeas resbalan a travs de los espacios entre las barras y son descargadas sin una reduccin apreciable.

CIRCUITO EN MOLIENDA EN BARRAS


83

Los molinos de bolas implcitamente son siempre operados en circuito cerrado con algn tipo de clasificador.

Pueden usarse varios tipos de clasificadores para cerrar el circuito, siendo los clasificadores mecnicos usados en muchos de los molinos ms antiguos.

CIRCUITO EN MOLIENDA EN BOLAS


84

Estos son robustos, y de fcil control.

Pueden manejar productos de arenas muy gruesas y todava se utilizan en circuitos de molienda gruesa.

Tienen la desventaja de clasificar por fuerza gravitacional, lo cual restringe su capacidad cuando trata material extremadamente fino.

CLASIFICADORES MECANICOS


85

Los hidrociclones clasifican por la accin centrifuga, la cual:

1. Acelera la clasificacin de partculas finas.

2. Da separaciones mucho ms acuciosas.

3. Acrecienta la carga circulante optima.

HIDROCICLONES


86

Ocupan mucho menos espacio que los clasificadores mecnicos de la misma capacidad, y

Tienen bajos costos de capital e instalacin.

VENTAJA SOBRE LOS MECANICOS


87

Debido a su accionar mucho ms rpido. Si se realizan cambios el circuito de molienda:

1. Puede ser llevado rpidamente al equilibrio.2. El reducido tiempo de residencia de las partculas

en la carga que retorna da menor tiempo para que ocurra la oxidacin.

Evitar la oxidacin es importante para los minerales sulfurados que deben ser posteriormente flotados.

Por lo tanto, los hidrociclones son ampliamente usados en circuitos de molienda fina precedentes a la flotacin.

EFECTOS SOBRE LA FLOTACION


88

La accin de los clasificadores en los circuitos de molienda depende de las tasas de sedimentacin diferencial de las partculas en un fluido.

Es decir, las partculas son clasificadas no solo por tamao sino tambin por su gravedad especfica.

Por lo tanto, una partcula pequea pero densa puede comportarse en una forma similar a una partcula grande de baja densidad.

Entonces, cuando una mena contiene un mineral valioso pesado, es probable que ocurra la sobre molienda de este material, debido a que est siendo retornado en la carga circulante, aunque est bajo el tamao de producto requerido.

EFECTO DE LA GRAVEDAD ESPECIFICA


89

Usando la gravedad especfica una molienda selectiva de sulfuros pesados previa a la flotacin puede permitir una molienda global ms gruesa.

La ganga liviana se reporta en el overflow del clasificador.

Las partculas pesadas que contienen el mineral de valor son selectivamente remolidas.

MOLIENDA SELECTIVA


90

Partculas pequeas de alta gravedad especifica pueden presentar problemas en los circuitos de separacin gravitacional y magntica.

Aqu las partculas deben ser tan gruesas y de tamao tan cercano al corte como sea posible para alcanzar la mxima eficiencia de separacin.

Tales circuitos son frecuentemente cerrados por harneros ms que por clasificadores.

SEPARACION GRAVITACIONAL Y MAGNETICA


91

Sin embargo, las mallas finas tienen la desventaja de ser relativamente ineficiente y delicadas.

Frecuentemente se usa una combinacin de clasificacin y tamizado para reducir la carga de los harneros.

HARNEADO FINO


92

Molienda primaria de minerales complejos de cobre zinc estao, Wheal Jane Ltd, UK.

El producto del chancado secundario se alimenta a un harnero de alambre.

El sobre tamao del harnero se alimenta a un molino de bolas primario.

La descarga del molino se bombeaba a un cicln El underflow pasa por un harnero para remover

cualquier fino de minerales pesados antes de ser retornado al molino de bolas.

CIRCUITO EN COMBINACION DE CLASIFICACION Y TAMIZADO


93

Cicln y harnero en un circuito cerrado

CIRCUITO EN COMBINACION DE CLASIFICACION Y TAMIZADO

Crusherproduct

Ballmill

Cyclone

Screen(+)

O/F

U/F (-)

Product


94

Resuelve el problema de sobre molienda de materiales pequeos densos que vienen del underflowdel hidrocicln.

Es un hidrocicln convencional con una placa cobertora superior modificada y un segundo vortexfinder insertado para as generar tres flujos de producto.

Optimizando la longitud y dimetro del segundo vortexfinder, disminuye la cantidad de partculas de mineral pequeas y densas que normalmente se reportan en el underflow del hidrocicln.

CICLON DE TRES PRODUCTOS


95

El flujo del medio puede ser clasificado con una micromalla para separar los valiosos (Pt) de la ganga.

REMOCION DE PARTICULAS PEQUEAS DENSAS DE MINERAL USANDO UN CICLON

DE TRES PRODUCTOS

Mill product

O/F

Middlings stream

Screen

U/S

Mill

O/S

U/F


96

En plantas de recuperacin de oro est presente el oro grueso libre.

Se incorpora una cierta forma de concentrador gravitatorio en el circuito de molienda.

El oro nativo es extremadamente denso.

Retorna al molino va el clasificador.

El oro maleable, una vez liberado, es simplemente deformado en el molino sin una posterior fractura y ases continuamente reciclado en el circuito.

ORO GRUESO - LIBRE


97

La alimentacin al molino es primero clasificada en un cicln primario para remover los finos.

Los finos se envan a la planta de cianuracin en orden de lixiviar el oro.

La fraccin gruesa es alimentada a molinos de tubos.

La descarga del molino es clasificada en ciclones.

Los finos son retornados al cicln primario.

CIRCUITO WESTERN DEEP LEVELS GOLD MINE EN SUDAFRICA


98

El sobre tamao del cicln, el cual contiene oro libre presente, es tratado por concentradores gravitacionales.

Las colas retornan al cicln primario.

El concentrado por gravedad es enviado a un tratamiento posterior por amalgamacin (Figura).

CONCENTRADORES GRAVITACIONALES EN EL CIRCUITO


99

RECUPERACION TIPICA DE ORO EN UN CIRCUITO DE MOLIENDA

Millfeed

Primarycyclone

To cyanidationplant

Tubemills

Cyclone

TailingsGravityseparators

ConcentrateTo amalgamation

(-)

(+)

(+)

(-)


100

Los circuitos de molienda son alimentados a una tasa uniforme desde los silos de almacenamiento producto de la planta de chancado.

El circuito puede tener varios molinos de bolas en paralelo.

Cada circuito est cerrado con su propio clasificador.

Cada circuito toma una fraccin definida de la alimentacin.

CIRCUITO PARALELO


101

CIRCUITO CERRADO DE MOLINOS DE BOLAS


102

Circuitos de molienda en paralelo aumentan la flexibilidad del circuito.

Las unidades individuales pueden detenerse o la tasa de alimentacin puede cambiar, con un pequeo efecto en el diagrama de flujos.

Sin embargo, pocos molinos son de control ms fcil y los costos de capital e instalacin son ms bajos.

El nmero ptimo de molinos se debe decidir en la etapa de diseo.

UNIDADES GRANDES VS PARALELO


103

La molienda multi etapas en donde los molinos estn arreglados en series se usan para producir productos finos sucesivamente.

La tendencia actual es hacia una gran y nica etapa primaria de molinos de molienda.1. Reduce grandemente costos de capital y

operacin, y2. Facilita el control automtico.

MOLIENDA MULTI-ETAPAS EN SERIE


104

La desventaja de la molienda en una nica etapa es: Si se quiere producir con una razn de reduccin

demasiado alta, entonces se requieren bolas grandes para la alimentacin de gruesos.

Las bolas grandes no muelen eficientemente las partculas ms finas.

DESVENTAJAS


105

La molienda en dos etapas se usa en donde los molinos de barras son sustituidos por chancado terciario.

CIRCUITO DE MOLIENDA EN DOS ETAPAS

Classifier Product

O/FClassifier

New feedPrimary

Ballmill

SecondaryBallmill


106

El producto del chancado es alimentado a los molinos de barras.1. Normalmente: molino de barras opera en circuito

abierto produciendo la alimentacin al molino de bolas.

El producto del molino de barra, necesitara dilucin antes del bombeo, y debera ser espesado antes alimentarlo al molino de bolas.2. Alternativa: la descarga del molino de barras

debera alimentar a un clasificador. Se remueve inmediatamente el material final.

ALTERNATIVA CIRCUITO CERRADO CON MOLINO DE BARRAS


107

En aos recientes la molienda SAG ha revolucionado la industria minera.

La alta capacidad de la unidad ha contribuido hacia ahorros substanciales en costos de capital y operacin.

Los ahorros hacen econmicamente factible la molienda de operaciones con alto tonelaje de minerales de cobre y oro de baja ley.

La molienda SAG es una tecnologa madura. Los metalurgistas nuevos creen que la molienda

convencional implica un circuito de molienda SAG -bolas en vez de tres etapas de chancado seguido por molienda en barras y bolas.

ALTERNATIVA MOLIENDA SAG


108

Los molinos AG/SAG pueden operarse en circuito cerrado o abierto.

En un circuito abierto puede usarse un clasificador de gruesos tal como:

1. Un trommel adjunto al molino.2. Un harnero vibratorio.

El material sobre tamao es reciclado tanto externa como internamente.

SAG CIRCUITO CERRADO - ABIERTO


109

Reciclaje externo: Puede ser llevado a cabo por una correa

transportadora en un modo continuo o batch. Modo batch el material es almacenado y retro

alimentado peridicamente dentro del molino usando un cargador frontal.

Reciclaje interno: Material grueso es transportado por el centro del

trommel hacia dentro del molino por:1. Un espiral inverso, o2. Por un chorro de agua inferior hacia atrs.

RECICLAJE


110

Configuraciones de circuito cerrado que son comunes en las operaciones AG/SAG:1. Una sola etapa de molienda AG o SAG en circuito

cerrado con un hidrocicln.2. Molino AG/SAG cerrado con un reciclaje de

pebble chancado.3. Molino AG/SAG cerrado con clasificador y

reciclaje de PEBBLE.4. Circuito SABC.

SAG: CONFIGURACIONES DE CIRCUITO CERRADO


111

Se usa en la industria de oro de Sudfrica para procesar mineral de tronadura y producir un molido final.

La descarga del molino es bombeada dentro de una batera de hidrociclones.

El underflow del hidrocicln, se alimenta junto con la alimentacin de mineral fresco.

El clasificador de finos producir un producto ms fino, pero tendr una capacidad de procesamiento ms baja que una unidad en circuito abierto del mismo tamao que trata el mismo mineral.

UNA SOLA ETAPA DE MOLIENDA AG O SAG EN CIRCUITO CERRADO CON UN

HIDROCICLON


112

En operaciones de molienda AG/SAG, existe un tamao crtico de 25 a 50 mm.

1. Es demasiado pequeo para actuar como medio de molienda para proveer suficiente energa cintica para fracturar otra roca.

2. Es demasiado grande para ser fracturada.

MOLINO AG/SAG CERRADO CON UN RECICLAJE DE PEBBLE CHANCADO


113

Si este material de tamao crtico es acumulado dentro de un molino AG/SAG:

1. Deteriorar la eficiencia energtica del molino, y

2. Disminuir la tasa de alimentacin al molino.

ACUMULACION DE PEBBLE


114

Como una solucin, se cortan orificios adicionales o puertas de pebbles (40 100 mm) dentro de la parrilla del molino.

Esto permite que el mineral grueso salga del molino. Luego se usa un chancador en circuito cerrado para

reducir el tamao del material de tamao crtico y retornarlo al molino.

Las puertas de pebble tambin permiten la salida de bolas de acero del molino.

Debe instalarse un sistema de remocin de acero (electro magneto) para prevenir que stas entren al chancador.

TRATAMIENTO DE PEBBLE


115

Esta configuracin de circuito se ha incrementado llegando a ser muy popular en aos recientes.

Generalmente produce un aumento significativo en la tasa de procesamiento debido a la remocin del material de tamao crtico.

Sin embargo, comparado con el circuito abierto, da un producto ms grueso.

CARACTERISTICAS DEL CIRCUITO


116

Como la accin del reciclaje de chancado es para remover rocas del molino las cuales son importantes como medios de molienda de partculas ms finas.

La operacin con un clasificador de finos tambin puede producir una acumulacin de material como arena.

Esto puede llevar a una cada la tasa de procesamiento y por ende anular la ventaja dada por el reciclaje del chancador.

MOLINO AG/SAG CERRADO CON CLASIFICADOR Y RECICLAJE DE PEBBLE


117

En muchos diseos recientes de plantas las tres etapas tradicionales de chancado seguidas por un circuito de molienda en barras y bolas han sido reemplazadas por el popular circuito SABC.

Denota un circuito que comprende molienda SAG seguida por un molino de bolas cerrado con un cicln.

CIRCUITO SABC


118

Diagrama del circuito SABC en Newcrest Mining's Cadia Mineque emplea los molinos SAG y bolas ms grandes del mundo.

Truck

One giratory crusher

Stockpile

Two MP1000 conecrushers

To flotation

2 x 12 Cyclones(26 inch)

Trommel

One SAG mill(40 ft x 22 ft)

Two ball mill(22 ft x 36.5 ft)

Cyclone feedSump hopper


119

El circuito de conminucin en Cadia consta de:1. Un chancador primario2. Un nico molino SAG3. Dos chancadores de pebbles, y4. Dos molinos de bolas en paralelo en circuito

cerrado con ciclones

DESCRIPCION CIRCUITO


120

El mineral de la mina a tajo abierto es descargado desde un camin a un chancador giratorio Fuller de 1.5 m 2.8 m (60 110) con una abertura de salida de 130 - 200 mm.

La capacidad mxima de diseo del chancador primario es de 5800 t/h con un tamao de producto de 80 % pasante los 200 mm.

El producto del chancador primario es transportado a un stockpile de gruesos con una capacidad de vida de 41000 t.

CHANCADO PRIMARIO


121

Un tnel de concreto bajo el stockpile alberga tres alimentadores de correa de velocidad variable.

Un distribuidor de flujo lleva el mineral a cada alimentador de 1800 t/h de capacidad.

Un mnimo de dos alimentadores operan a una capacidad del 82% lo que es requerido para alimentar el molino SAG.

Los alimentadores de correa descargan sobre el transportador principal de 3700 tph de capacidad que alimenta al SAG.

ALIMENTACION AL SAG


122

El estudio econmico del proyecto indic un mejor desempeo con un mximo rendimiento de procesamiento a travs de una sola lnea de conminucin.

Se emplearon:1. El molino SAG ms grande del mundo, y2. Dos de los molinos de bolas ms grandes del

mundo.

INGENIERIA


123

Diseo de Metso 12 m D 6.1 m L (revestimientos interiores)

Opera en modo semi autgeno Equipado con un motor de impulsin sin engranaje

Siemens de 20 MW con capacidad de rotacin bi direccional

El molino SAG fue diseado para tratar 2065 tph de mineral de monzonita (feldespato plagioclasa) Feldespato potsico u ortosa (Si3O8AlK), el

feldespato sdico o albita (Si3O8AlNa), y el feldespato clcico o anortita (Si2O8Al2Ca)

Carga de bolas del 8% en volumen Llenado total de 25 % en volumen, y Opera a un 74 % de la velocidad crtica.

MOLINO SAG


124

El molino est equipado con parrillas de 80 mm, rea total de abertura de parrilla de 7.66 m2

Una malla trommel de 4.5 m de dimetro por 5.2 m de longitud para la descarga del producto.

La descarga de material menor que los 12 mm cae directamente en una cuba de alimentacin a los ciclones donde se combina con la descarga de los molinos de bolas.

Los pebbles sobre tamao del trommel son transportados a un compartimiento de 735 t de capacidad, adyacente al reciclaje del chancado.

PRODUCTO DEL SAG


125

Se usan dos chancadores de cono Norberg MP1000 Abertura de 12 16 mm Diseo de producto P80 de 12 mm y una tasa total

esperada de pebble reciclado de 725 tph Los pebbles chancados caen directamente en la

correa de alimentacin del molino SAG y retornan a este.

CHANCADO DE PEBBLES


126

El producto del molino SAG alimenta en paralelo a dos molinos de bolas Metso de 6.6 m D x 11.1 m L

Cada uno con un pion de impulsin gemela de 9.7 MW.

Operan con un volumen de carga de bolas de 30 32 %.

Operan un 78.5 % de la velocidad crtica.

El bajo tamao del trommel del molino SAG combinado con la descarga del molino de bolas son bombeados por dos bombas de alimentacin paralelas a los ciclones.

MOLINOS DE BOLAS


127

Cada bomba entrega a una batera de 12 ciclones Krebs de 660 mm de dimetro.

El underflow del cicln de cada lnea retorna al molino de bolas.

El overflow del cicln va directamente al circuito de flotacin.

El diseo del circuito de molino de bolas produce un 80 % pasante los 150 micrones.

CICLONES


128

El propsito de la molienda es: Reducir el tamao de las partculas de mineral al

punto donde ocurre la liberacin econmica de los minerales valiosos.

Entonces es esencial que un molino:

Trate cierto tonelaje del mineral por da. Produzca un producto de tamao de partcula

conocida y controlable.

CONTROL DEL CIRCUITO DE MOLIENDA


129

Las variables principales que pueden afectar el control son:

1. Cambios en el flujo de alimentacin nueva y carga circulante

2. Cambios de la distribucin de tamaos3. Cambio de la dureza del mineral, y 4. Cambio del flujo de adicin del agua al circuito

VARIABLES PRINCIPALES


130

Tambin son importantes las interrupciones en la operacin del circuito, tal como:

1. Alimentacin de nuevos medios de molienda2. Limpiar el atollo de un cicln

INTERRUPCIONES


131

Para los propsitos de estabilizar el control, produciendo el producto requerido se pueden mantener en valores que la experiencia ha demostrado:

1. La tasa de alimentacin2. Las densidades, y 3. La carga circulante

Este mtodo falla cuando las perturbaciones causan desviaciones de la operacin normal.

Los factores ms significativos son:1. Fluctuaciones del tamao de alimentacin y 2. Fluctuacin de la dureza

ESTABILIZACION DEL CONTROL


132

Tales fluctuaciones pueden surgir desde:1. Diferencias en la composicin.2. Mineralizacin.3. Tamao de grano.4. Cristalizacin del mineral desde diferentes

partes de la mina.5. Cambios en la abertura de salida del chancado,

frecuentemente debido a desgaste.6. Dao a los harneros en el circuito de chancado.

ORIGEN FLUCTUACIONES


133

Las fluctuaciones de menor importancia pueden amortiguar la mezcla del material excavado en diversos puntos en el espacio y tiempo.

El almacenaje del mineral tiende a suavizar las variaciones proveyendo que no ocurra segregacin en los silos.

La capacidad de almacenamiento disponible depende de la naturaleza del mineral (tal como su tendencia a oxidarse) y de la economa del molino.

AMORTIGUACION DE FLUCTUACIONES


134

Un aumento en el tamao de alimentacin o dureza produce un producto de molienda ms grueso a menos que la tasa de alimentacin sea correspondientemente reducida.

Inversamente, una disminucin en el tamao o dureza de la alimentacin permitir un aumento en la tasa de procesamiento del molino.

Un producto ms grueso del molino llevar a un aumento de la carga circulante desde el clasificador.

Un aumento de la carga circulante aumenta el flujo volumtrico.

CONTROL GRUESOS


135

El tamao de producto de un hidrocicln es afectado por la velocidad de flujo.

La velocidad de flujo cambia la distribucin de tamao del producto del circuito.

Por lo tanto, es importante controlar la carga circulante para controlar el tamao de partcula.

Una alta carga circulante a un tamao de producto fijo significa menor consumo de energa.

Pero una excesiva carga circulante puede resultar en una sobrecarga del molino, clasificador o bomba, por lo cual existe un lmite superior de tasa de alimentacin al molino.

CONTROL CARGA CIRCULANTE


136

Las mediciones de la carga circulante se pueden hacer muestreando varios flujos de pulpa en el circuito.

Puede no ser practicable pesar fsicamente el tonelaje del material circulante.

El peso de alimentacin nueva a cada molino se puede saber desde los pesmetros o de otros mtodos de peso usados en los alimentadores.

MEDICIONES DE LA CARGA CIRCULANTE


137

Tasa de alimentacin fresca es F tph y la carga circulante (es decir, el underflow del clasificador) es C tph

CALCULO DE LA CARGA CIRCULANTE

Feed

Underflow

Classifier

Ball mill

Overflow(product)


138

Un balance de masa sobre el clasificador del molino da:

Descarga del Molino de Bolas = Carga Circulante + Producto

O, F + C = C + F Se toman muestras de la descarga del Molino de

bolas, la carga circulante, y el overflow del clasificador (producto del circuito).

Se realizan anlisis de mallas, entonces si a, b y c son los % en peso de cualquier fraccin de tamao especifico en el producto del molino, la carga circulante, y overflow del clasificador.

BALANCE DE MASA


139

Entonces un balance de masa sobre el clasificador en trminos de tal tamao de material es:

(F + C)a = Fc + Cb

Usando todos los datos del anlisis de tamao disponibles, el "mejor ajuste" del valor de la razn de carga circulante se puede determinar por el mtodo de mnimos cuadrados

abca

FC

=

BALANCE DE MASA FRACCION DE TAMAOS


140

Las variables a, b y c tambin pueden representar la razn agua / slido de los flujos.

La relacin es entonces un balance de masa del peso de agua en el circuito.

a, b, y c se pueden medir en lnea por medidores nucleares de la densidad.

As, la carga circulante del circuito puede ser continuamente monitoreada.

A, B Y C ALTERNATIVOS


141

La molienda es de energa extremadamente extensiva.

El producto de molienda afecta el proceso subsecuente.

La necesidad de un control es extremadamente importante.

Actualmente se acepta que se requiere de alguna forma de control automtico mantener un desempeo eficiente.

El control automtico de los circuitos de molienda es el rea de aplicacin ms avanzada y ms exitosa de control de procesos.

CONTROL CONTROL AUTOMATICO


142

En la implementacin de la instrumentacin y control de procesos para circuitos de molienda primero se debe definir el objetivo del control, este puede ser:

1. Mantener un tamao constante de producto a una mxima tasa de procesamiento.

2. Mantener una tasa constante de alimentacin dentro de un rango limitado de tamao de producto.

3. Maximizar la produccin por unidad de tiempo en conjunto con el desempeo del circuito aguas abajo (por ejemplo, recuperacin en la flotacin)

OBJETIVO DEL CONTROL


143

VARIABLES MAS IMPORTANTES ASOCIADAS A UN CIRCUITO

CONVENCIONAL DE MOLIENDA

Pumpspeed

Density/flowrate

Ballmill

Level/density

Rodmill

Waterflowrate

Flowrate/density/pressure

Millload

Waterflowrate

Feedrate

Particle size distribution/density/flowrate


144

Solo se pueden variar independientemente:1. El flujo de alimentacin de mineral, y 2. Flujo de adicin de agua.

Las otras variables dependen de estas variables y responden a los cambios de estas.

As el flujo de alimentacin de mineral y el flujo de agua al molino y al clasificador son las variables principales usadas para controlar los circuitos de molienda.

VARIABLES PRINCIPALES USADAS PARA CONTROLAR LOS CIRCUITOS DE MOLIENDA


145

En aos recientes, se ha reportado que se debe utilizar la viscosidad de la pulpa, en lugar de o adems de la densidad, como variable clave de la operacin para el control del circuito de molienda.

Para una pulpa de cobre, el aumento del 1 % de 55 a 56 % en volumen de la densidad resulta en un cambio en la viscosidad de 329 a 390 mPs

El sistema de control de la planta puede no ser capaz de distinguir el aumento del 1% de slidos, pero el viscosmetro puede identificar fcilmente el cambio asociado a la viscosidad.

VISCOSIDAD DENSIDAD


146

En un circuito de molienda cerrado la operacin del hidrocicln ejerce una influencia significativa en:

1. La concentracin de slidos, y2. Tamao de partculas de la pulpa.

Estas (1) y (2) afectan las caractersticas reolgicasde la pulpa.

El hidrocicln podra ser usado como un controlador reolgico para los molinos.

CONTROLADOR REOLOGICO (HIDROCICLON)


147

El uso de una bomba de velocidad variable introduce otra variable independiente.

Tiene un efecto significativo en la estabilidad del circuito.

Sin embargo, la velocidad de bombeo se ve como una variable que: Provee las condiciones bajo las cuales se puede

alcanzar un objetivo de control en particular, ms que como una variable que realmente alcance un objetivo de control.

BOMBA DE VELOCIDAD VARIABLE


148

El control del flujo de alimentacin es esencial.

Se usan frecuentemente aparatos tales como correas alimentadoras de velocidad variable en conjunto con pesmetros.

CONTROL DEL FLUJO DE ALIMENTACION


149

El control de la carga de medios de molienda se puede hacer continuamente monitoreando el consumo de potencia del molino.

Una cada de potencia a un cierto nivel necesita el carguo de alimentacin fresca de medios de molienda.

CONTROL DE LA CARGA DE MEDIOS


150

El monitoreo continuo de la potencia encuentra su mayor uso en la molienda autgena.

La potencia de impulsin es usada para el control de la tasa de alimentacin.

El control de la potencia de impulsin ha sido principalmente hecha por celdas de carga las cuales miden directamente la masa de material en el molino.

Recientemente se ha probado un sistema de micrfono dual y que presenta ventajas considerables sobre las celdas de carga.

MONITOREO DE LA POTENCIA


151

El uso de las mediciones del ruido del molino como indicador de la densidad de pulpa y viscosidad del molino han sido demostradas en molinos de laboratorio.

Los resultados sugieren que cuando la densidad de la pulpa aumenta, el cambio del ruido del molino puede ser usado para identificar el rgimen reolgico de la pulpa.

El conocimiento de la reologa puede ser ventajoso para optimizar la molienda.

MEDICION DEL RUIDO


152

Las velocidades de flujo se mide continuamente, principalmente mediante el uso de flujmetrosmagnticos.

La densidad se mide con medidores nucleares.

El nivel de la cuba se mide comnmente con un flotador o dispositivos electrnicos.

El tamao de partcula del producto se mide directamente por el uso de monitores en lnea.

MEDICIONES (MEDIDORES)


153

Existe una importante diferencia en la respuesta dinmica del circuito a cambios en la tasa de alimentacin del mineral y a cambios en la tasa de adicin de agua.

Los cambios en el flujo de alimentacin de mineral cambian progresivamente lento en el cual el estado final de equilibrio representa la respuesta ptima del producto.

Los cambios en la adicin del agua al clasificador dan una respuesta mxima inmediata, la respuesta del producto del equilibrio es relativamente pequea.

RESPUESTAS A CAMBIOS (ALIMENTACION AGUA)


154

Un aumento del flujo de adicin de agua tambin da lugar a un aumento simultneo:

1. En la carga circulante, y2. El nivel de la cuba.

Por lo tanto, para mantener un control eficiente es necesario:

1. Usar una cuba de gran capacidad, y2. Una bomba de velocidad variable.

EFECTO FLUJO DE AGUA


155

Si el requerimiento del sistema de control es: Tamao de producto constante a una tasa de

alimentacin constante.

Entonces la nica variable que se puede manipular es el agua en el clasificador.

Por lo tanto, ante cambios de las caractersticas del mineral el circuito debe tolerar variaciones en:

1. La densidad del overflow ciclones. 2. Flujo volumtrico del overflow de los ciclones.3. Tambin pueden ocurrir grandes variaciones en

la carga circulante.

OBJETIVO DE CONTROL 4


156

En muchas aplicaciones, el objetivo del control es maximizar la tasa de procesamiento a un tamao de partcula constante (1)

Se puede manipular:1. El flujo de alimentacin de mineral2. Flujo de adicin de agua al clasificador

OBJETIVO DE CONTROL 1


157

Se debe tener en cuenta el hecho de que el circuito tiene una capacidad limitada.

Se puede establecer (1) fijando un set point de tamao de partcula de producto a un correspondiente set point de la carga circulante, a un valor justo bajo la restriccin del tonelaje mximo.

La carga circulante es calculada tanto por valores medidos, mediciones directas o por infrarrojo.

ESTABLECIMIENTO DE (1)


158

Debido a que pueden variar independientemente:1. El flujo de alimentacin de mineral2. El flujo de adicin de agua al clasificador

Estn disponibles dos estrategias de control.

El tamao de producto del sistema est controlado por:

1. El flujo de alimentacin de mineral y carga circulante mediante el flujo de adicin de agua al clasificador.

2. El tamao de producto del sistema estcontrolado por el flujo de alimentacin de mineral.

ESTRATEGIAS DE CONTROL (1)


159

La eleccin de la estrategia de control depende de cul de los lazos de control se requiere que responda ms rpidamente:

1. El lazo de control tamao de partcula.2. El lazo de control de carga circulante.

ELECCION DE LA ESTRATEGIA DE CONTROL


160

Depende de muchos factores, tales como:1. Habilidad de los circuitos de molienda y

concentracin para manejar las variaciones de flujo.

2. Sensibilidad de los procesos de concentracin a las desviaciones del tamao de partcula ptimo.

3. Retardos de tiempo dentro del circuito de molienda.

4. Nmero de etapas de molienda.

VELOCIDAD DE RESPUESTA


161

Si la respuesta del tamao de partcula debe ser ms rpido.

Este lazo (control de tamao de partcula) es controlado por el agua al clasificador.

Si es ms importante la rapidez de respuesta la tasa de procesamiento del molino.

El tamao de producto est controlado por la tasa de alimentacin de mineral.

LAZO SEGUN RESPUESTA


162

Circuito de Molienda Vihanti No. 2. F = Flujo; W = PesometroT = tiristor (dispositivos de conmutacin como interruptores);

D =Densidad; PR = Presin; PS = Tamao de partcula; P = Potencia; L = Nivel; SP = Set - point; C = Controlador

CONTROL TAMAO DE PRODUCTO MEDIANTE FLUJO DE ALIMENTACION DE MINERAL

Rodmill

Water Productformn 1

grindingcircuit

Sump

Variablespeedpump

SP

SP

Pebblemill

Pebbles

Toflotation

Coneclassifier

Cyclone

(-)(+)

PSPRFD

Mathematicalmodel

C

SP

SPC

SP

Water

FC

W T

Feed

SP

P C TCL

C F


163

El control se concentra en mantener el tamao de partcula constante:

1. Regulando la alimentacin del mineral chancado al molino de barra, y

2. Estabilizando la densidad de la alimentacin del cicln, regulando la adicin del agua a la cuba de bombeo al cicln.

CONTROL CIRCUITO DE MOLIENDA VIHANTI


164

La alimentacin al molino de barras se mide con un pesador elctrico de la correa.

Se mantiene constante mediante la regulacin de la velocidad de la correa de alimentacin.

Se acuerdo al set point de la tasa de alimentacin se controla la adicin de agua al molino para mantener una densidad de pulpa constante.

ALIMENTACION AL BARRAS


165

La descarga del molino de barras se alimenta a una cuba donde se junta con la descarga del circuito de molienda N 1.

El nivel de la cuba es monitoreado mediante un transductor de presin.

El nivel de la cuba es controlado por una bomba de velocidad variable.

La densidad de la pulpa es estabilizada por adicin de agua a la cuba.

DESCARGA DEL BARRAS


166

La pulpa es bombeada a un cicln de 500 mm. Se monitorea la velocidad de flujo y densidad en la

lnea de alimentacin. El underflow del hidrocicln es alimentado a un

clasificador de cono Hukki de 1.6 m de dimetro. El overflow de ste, conjuntamente con el overflow del

cicln proveen la alimentacin a la planta de flotacin. El producto grueso del clasificador del cono se

alimenta a un molino de pebbles, controlada segn el consumo de energa.

Esta clasificacin en dos etapas aumenta la agudeza de la separacin.

CLASIFICACION EN DOS ETAPAS


167

El tamao de partcula fue deducido originalmente desde los datos de la alimentacin del cicln por medio de un modelo matemtico emprico.

Posteriormente se midi directamente por un sistema de Autometrics PSM-200.

El tamao de partcula era controlado a 60 % - 75 m.

TAMAO OVERFLOW CICLON


168

Circuito de la Concentradora de Zinc Amax Buick. F = Flujo;W = peso; T = tiristor; L = Nivel; PS = Tamao de partcula

SP = Set point; C = Controlador

CONTROL TAMAO DE PRODUCTO MEDIANTE EL FLUJO DE ADICION DE AGUA AL

CLASIFICADOR

Rodmill

Ballmill

SP

SP

Sump

Pump

Toflotation(-)Cyclone

(+)

SPWater

T

W

C F

C

C L

PS

CCFWater

Feed


169

3. HIDROCICLON

170


Las fuerzas centrfugas clasifican los slidos por tamao (masa).

Las partculas de mayor masa cercanas a la pared exterior se reportan en el underflow.

Las partculas de menor masa ms cercanas al centro se reportan en el overflow.

HIDROCICLON

171


PUMP APEX ORIFICE

FEED STREAM

UNDERFLOW

VORTEX FINDER

OVERFLOW

172


Se tiene un clasificador de espiral combinando:

1. Un sedimentador gravitacional de seccin rectangular.

2. Un transportador espiral inclinado para el sedimento.

CLASIFICADOR ESPIRAL

173


Es simple y robusto con pocas partes mviles.

Una mquina confiable para clasificar en el rango de tamaos de 100 1000 m.

DISEO DE UN CLASIFICADOR ESPIRAL

174


1. Sedimentation pool.2. Transportation spiral.3. Drive for Spiral.4. Overflow weir.5. Spiral lift mechanism.

3.

1.

2.4.

5.

175


Piezas de desgaste reemplazables. Cojinete sumergido para el espiral. Tanques opcionales y vertederos ajustables para una

flexibilidad completa en rea de la piscina y punto de corte de clasificacin (cp).

CARACTERISTICAS DE DISEO

StraightCp 1000-200 mm

ModifiedCp 400-100 mm

Full flareCp 200 - 75 mm

Adjustableweir

176


Circuito de molienda cerrado (como clasificador primario con ciclonaje como secundario)

Desaguado Recuperacin de Arenas Deslamado Densificacin de medios pesados

APLICACIONES

177


CLASIFICADOR CON DOBLE PITCH CANTIDAD DE ESPIRALES POR ENSAMBLE

177177

178


BALANCE DE MASA

100 1640

150 178.6

+- 80

18.530 6.1

132.5 141.1

70 80

17.5 37.5

MTPHsolids

MTPHwater

m3/hslurry

%solidsby

weight

53.3

%solidsby

volume

179


ZONAS DE TRABAJO DE UN CLASIFICADOR MECANICO

Pulpa (del molino)

Zona D

Zona CZona B

Zona ARebalse

Agua

Arena

180


Ubicada en el fondo del estanque.

Es una capa estacionaria de partculas de grano grueso por debajo de los rastrillos o la espiral.

Acta como una capa protectora, ya que absorbe las fuerzas abrasivas durante el transporte.

ZONA A

181


Partculas de grano grueso que han sedimentado y sern transportadas.

ZONA B

182


Suspensin de partculas en agua

Zona de asentamiento retardado

Zona de alta densidad y turbulencia

ZONA C

183


Corriente horizontal de pulpa desde el punto de alimentacin hasta el rebalse (overflow).

ZONA D

184


1. Pendiente del tanque

2. Altura del rebalse

3. Velocidad

4. % slidos del overflow

5. Caudal de pulpa en la alimentacin

VARIABLES DE OPERACION Y DE DISEO

185


Variable de diseo:

Determina el rea de la zona de sedimentacin.

Por tanto, tambin determina el tamao de partculas que van hacia el overflow.

PENDIENTE DEL TANQUE

186


Variable de operacin:

Permite regular el rea de la zona de sedimentacin.

Un aumento de la altura, produce un aumento del rea de la piscina y una disminucin del tamao mximo de partcula en el overflow.

ALTURA DEL REBALSE

187


Variable de diseo:

Es importante desde el punto de vista de agitacin del bao, y

Su efecto es en el tamao de separacin.

VELOCIDAD

188


Variable de operacin: Factor importante porque determina el tamao de

separacin del clasificador y est en funcin de la cantidad de agua que se aade al circuito.

Una disminucin del % slidos en el overflowdisminuye el tamao de separacin.

* Esto ocurre hasta un valor denominado dilucin crtica (10% slidos) bajo este valor el tamao de separacin aumenta.

% SOLIDOS DEL OVERFLOW

189


Variable de operacin:

Un aumento del caudal aumenta la velocidad de la corriente horizontal.

Por tanto, tambin aumenta el tamao de separacin.

CAUDAL DE PULPA EN LA ALIMENTACION

190


La mayora de los minerales de valor son valorados por su pureza.

Despus de la liberacin por reduccin y control del tamao, los minerales estn libres para ser separados.

Dependiendo de las propiedades de los minerales individuales pueden recuperarse por diferentes mtodos de separacin.

ENRIQUECIMIENTO - SEPARACION

191


METODOS DE SEPARACION

H2SO4

N S

Gravimetric Flotation Magnetic Leaching

Gravity Air

192


Los procesos metalrgicos involucran interacciones entre dos o ms materiales que pueden estar sujetos a un anlisis de balance de materia.

Cuando se realiza un balance a un proceso, existen dos situaciones diferentes con respecto a la etapa en que se encuentra el proceso:1. Balance en etapa de diseo.2. Balance en etapa de operacin.

BALANCE DE MATERIA

193


Se estima la eficiencia, disminuyendo las prdidas que son frecuentemente ignoradas o no anticipadas.

Se lleva a cabo un exacto balance de materiales.

Se usa en las empresas consultoras de ingeniera para: El diseo de procesos. Evaluacin econmica de procesos propuestos o

existentes. Control y optimizacin de procesos.

ETAPA DE DISEO

194


Involucra las decisiones que deben tomar los ingenieros de planta para efectos de: Control de procesos, o Evaluacin de la ejecucin de la operacin en cada

momento o a diario.

Determinando balances reales mediante muestreos y mediciones en varios puntos de entradas y salidas del proceso.

ETAPA DE OPERACION

195


En un proceso existen uno o ms puntos en que resulta imposible o antieconmico reunir datos debido a la escasez de medios de medida y a las dificultades que se presentan para realizarlas.

Por esta razn, los balances en etapa de operacin nunca cuadran.

BALANCE CUADRADO

196


Es necesario estimar las cantidades y composiciones de varios flujos del proceso usando los datos disponibles que sean suficientes.

Luego, mediante un balance de materia del proceso, obtener la informacin que sea necesaria de las cantidades y composicin inaccesibles.

UTILIDAD BALANCE

197


Dado un sistema de flujos (circuito), en los que debera cumplirse la ley de conservacin de masa y no se cumple, encontrar un nuevo conjunto de datos que cumpla dicha ley.

1f

2f

3f

1 2 3

1 2 3

- - 0

- - = 0

f f f

F F F

METODO DE LAGRANGEAJUSTE DE BALANCE DE MASA

198


Las variables ajustadas se parezcan lo ms posible, uno a uno, a las variables originales o medidas.

La diferencia entre los valores medidos y ajustados est dentro de un rango esperado de dispersin de los valores medidos.

Las relaciones de balance de masa se cumplan exactamente.

METODOLOGIA

199


Dado un sistema de la figura, en que la suma de las entradas no es igual a la suma de las salidas, encontrar los flujos que cumplen esa condicin.

1f

2f

3f

1F

2F

3F

1 2 3 - - 0f f f 1 2 3 - - = 0F F F

EJEMPLO

200


Funcin objetivo modificada:

Solucin: se deriva parcialmente respecto de las variables

( ) ( )21 2 1, 21 1 1

, ,..., ,...,= = =

= + m n mn i i i j ji ii j i

F F W f F K F

0 = iF 0 = j

PLANTEAMIENTO MATEMATICO

201


1f

2f

3f

= 80

= 32

= 50

EJEMPLO: AJUSTAR LOS FLUJOS

202


Un mineral que contiene magnetita (Fe3O4) y slice (SiO2) es separado mediante un separador magntico en dos flujos; Uno rico en magnetita (Fe3O4), y Uno pobre en Fe3O4

Cuntos balances independientes se pueden escribir?

EJEMPLO SEPARACION MAGNETICA

203


SEPARADORMAGNETICO

flujo de alimentacin (1)30% magnetita -70% slice

flujo rico (2) magnetita

flujo bajo (3)en magnetita

ESQUEMA DE UNA CONCENTRACION EN UN SEPARADOR MAGNETICO

204


Existen 3 elementos presentes, Fe, Si, y O Estos no son independientes Magnetita tiene un 72.41% de Fe y 27.59% de O Slice tiene un 46.67% de Si y 53.33% de O En otras palabras, en este sistema existen solo dos

balances elementales independientes, balance de Fe y Si

Conocindolos, est explcitamente determinado el O

SOLUCION

205


Alternativamente se puede hacer un balance de Fe3O4y SiO2 donde esta implcito el oxgeno.

Adicionalmente, puede escribirse el balance total

Flujo 1 = Flujo 2 + Flujo 3

BALANCE GLOBAL

206


No se dispone del anlisis de flujo de productos. Si se estima una eficiencia de separacin

proyectada. Por ejemplo, un 90% del Fe3O4 que ingresa sale en el

flujo de producto (2). Si el anlisis del flujo de alimentacin, es conocido, un

30% Fe3O4 La velocidad del flujo msico de este flujo es

conocida, por ejemplo 1000 kg/h (BC)

BALANCE EN ETAPA DE DISEO

207


Los datos disponibles se pueden representar como sigue

flujosInformacin 1 2 3velocidad de flujo msico xvelocidad de flujo msico Fe3O4 x x xvelocidad de flujo msico SiO2 x

REPRESENTACION

208


Balance total: m2 + m3 = 1000

Balance del Fe3O4:[0.90.31000]2+[0.10.31000]3=[0.31000]1

270 + 30 = 300

y m2 = 270 + mSiO2 en (2) o m3 = 30 + mSiO2 en (3)

BALANCE SIN SOLUCION

209


Supngase ahora, que el proceso est en operacin y se evala su eficiencia de operacin, esto es, su eficiencia de separacin.

Si el anlisis del: Flujo 2 es 3% de Fe3O4 y 97% de SiO2 Flujo 3 es 80% Fe3O4 y 20% SiO2

Resolviendo el balance de Fe3O4 para m2 = f(m3) y sustituyendo esto en el balance de SiO2 resulta:

BALANCE ETAPA DE OPERACION

210


Total : 1000 = 1 m2 + 1 m3 Fe3O4 : 0.31000 = 0.8m2 + 0.03m3 SiO2 : 0.71000 = 0.2m2 + 0.97m3 m3 = 649.35 kg m2 =

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