Diseno y Dimensionamiento de Cicuitos de Flotacion

Universidad de Concepcin

Facultad de Ingeniera

Departamento de Ingeniera Metalrgica

1

Curso Flotacin

(542401)




Profesor: Leopoldo Gutirrez Briones

Semestre 1-2015




CAPTULO 9

DISEO Y DIMENSIONAMIENTO DE

CIRCUITOS

2



Departamento de Ingeniera Metalrgica Diseo de circuitos Antecedentes

El objetivo principal de una planta de flotacin es recuperar la mayor cantidad de

metal valioso (cobre) obteniendo un concentrado final con una ley que cumpla los

objetivos impuestos por el mercado. Sin embargo, dada las caractersticas

mineralgicas y del proceso de flotacin, en general se observa una relacin inversa

entre recuperacin y ley de concentrado. Idealmente la operacin industrial debe

procurar que la curva recuperacin ley se desplace hacia zonas lejanas del origen del

sistema coordenado.



Departamento de Ingeniera Metalrgica Diseo de circuitos Circuitos

Para lograr el objetivo de obtener ptimas recuperaciones y al mismo tiempo leyes

ptimas, se requiere del diseo de distintos tipos de circuitos de flotacin. El diseo

del circuito de flotacin depende fuertemente de los factores mineralgicos y del

funcionamiento del circuito de molienda-clasificacin previa a la flotacin.

En general los circuitos de flotacin consideran etapas de flotacin las cuales

cumplen distintos roles: etapas recuperadoras y etapas de limpieza de concentrado.

El proceso de diseo de circuitos de flotacin debe procurar que la organizacin de

estas etapas de flotacin asegure alta recuperacin y leyes de concentrado final que

cumplan con los requerimientos del mercado.

Existen 3 etapas en el proceso de flotacin:

Rougher. Etapa recuperadora.

Cleaner. Etapa de limpieza de concentrado.

Scavenger. Etapa recuperadora.



Departamento de Ingeniera Metalrgica Diseo de circuitos Etapas del proceso de flotacin

Rougher o primaria

Es la primera etapa del proceso. La alimentacin a la etapa Rougher es el mineral proveniente de las etapas primarias de chancado-molienda-clasificacin. En

general existe slo una etapa Rougher.

El objetivo principal de la etapa Rougher es recuperar la mayor parte del metal valioso contenido en el mineral de cabeza, reduciendo a un mnimo las prdidas

en los relaves. Si el metal no se recupera en esta etapa se pierde para

siempre!

En el caso del procesamiento de minerales de cobre el pH de trabajo es en general entre 8.5-10.5 (promedio 9), y las recuperaciones de cobre varan entre

85-92 %, con leyes de concentrado rougher entre 5-13 %.




Cleaner o limpieza

La alimentacin a la etapa Cleaner puede ser el concentrado de la etapa Rougher, el concentrado de una etapa Scavenger, la cola de un segundo Cleaner (cola de

segunda Limpieza) o una mezcla de ellos.

Puede haber ms de una etapa Cleaner. En general se requieren ms etapas Cleaner cuando se necesitan concentrados finales de leyes ms altas (molibdeno).

El objetivo principal de la etapa Cleaner es limpiar el concentrado eliminando ganga, lo que se traduce en leyes ms altas del concentrado.

En el caso del procesamiento de minerales de cobre, esto se logra depresando la pirita con cal a valores de pH entre 10.5-11.5. dado que en estas etapas lo que se

privilegia es la ley de cobre, las recuperaciones son ms bajas que en el rougher

variando en general entre 60-70%. La ley de un concentrado final calcopirtico

vara entre 30-34 %.




Scavenger o barrido

La alimentacin a la etapa Scavenger en general es la cola de una etapa de limpieza. Sin embargo, hay casos en los cuales tambin puede ser la cola de una

segunda etapa Scavenger (Scavenger 2) o incluso en casos muy raros puede ser

incluso la cola Rougher.

El objetivo principal de la etapa Scavenger o de barrido es reducir las prdidas de metal valioso en las colas de las etapas Cleaner, Scavenger o Rougher.

Dependiendo del circuito puede existir ms de una etapa Scavenger.

Dado que en esta etapa lo que se privilegia es recuperar, la recuperacin vara entre 85-90%.




Remolienda

El objetivo de la etapa de remolienda es lograr liberacin adicional de partculas que flotaron en la etapa rougher y que no logran flotar en las etapas de limpieza.

Esta liberacin extra permite lograr leyes de concentrado ms altas.

Adicionalmente en los circuitos de flotacin se tienen etapas de remolienda y

clasificacin.

Clasificacin

En general existe una etapa de clasificacin en hidrociclones desde donde la fraccin ms fina (overflow) se utiliza como alimentacin a las etapas de limpieza.



Departamento de Ingeniera Metalrgica Tipos de circuitos Circuito 1: recuperacin y limpieza en celdas convencionales

El objetivo de esta etapa es recuperar metal

valioso contenido en la alimentacin. Si el

metal no se recupera en esta etapa se

pierde para siempre!

El objetivo principal de la

etapa Cleaner es limpiar el

concentrado eliminando

ganga, lo que se traduce en

leyes ms altas del

concentrado (30-35 %).

El objetivo principal de la etapa

Scavenger o de barrido es reducir las

prdidas de metal valioso en las colas.

El objetivo de la remolienda es

liberar partculas que no

pudieron flotar en las etapas de

limpieza.

1 Etapa Rougher

1 Etapa Cleaner

1 Etapa Scavenger



Departamento de Ingeniera Metalrgica Tipos de circuitos Circuito 2: limpieza en celdas columnares

1 Etapa Rougher

1 Etapa Cleaner (columna)

1 Etapa Scavenger

La celda columnar

permite obtener

concentrados de alta

ley. Sin embargo,

sus recuperaciones

son bajas (60-70 %)

lo que implica un alto

nivel de carga

circulante.



Departamento de Ingeniera Metalrgica Tipos de circuitos Circuito 3: limpieza en celdas convencionales

1 Etapa Rougher

2 Etapas Cleaner

2 Etapas Scavenger

El uso de dos o ms etapas de limpieza se da cuando se requieren leyes de concentrado altas. Por ejemplo en el caso de la

molibdenita generalmente la leyes de concentrado comerciales son del orden de 50 % Mo. Eso quiere decir que la razn de

concentracin (ley concentrado/ley cabeza) requerida es alta. En ciertos casos donde es difcil depresar la pirita (agua de

mar), o cuando se procesan minerales con altos niveles de sulfuro secundarios tambin se requieren ms etapas de

limpieza.

Las etapas de segunda limpieza deben llevar asociado un circuito Scavenger, ya que las colas de segunda limpieza son cada

vez ms altas.



Departamento de Ingeniera Metalrgica Tipos de circuitos Circuito 4: limpieza en celdas convencionales y columnares

1 Etapa Rougher

2 Etapas Cleaner

2 Etapas Scavenger

La etapa Scavenger es muy importante, ya que permite absorber las ineficiencias que

pueden existir en las etapas Cleaner. Esto est muy relacionado a la variabilidad del mineral

procesado, la cual puede afectar las recuperaciones y leyes de concentrado Cleaner.

La cola de segunda

limpieza va a una

etapa scavenger.



Departamento de Ingeniera Metalrgica Diseo de circuitos Lnea de flotacin

Lnea de flotacin

Cada etapa de flotacin (Ej. etapa Rougher) se lleva a cabo en lneas de flotacin.

Una lnea de flotacin es un arreglo de celdas conectadas en serie (6-7), donde cada

celda se alimenta con la cola obtenida de la celda precedente. La primera celda de

una lnea de flotacin es alimentada con el mineral de cabeza. Las lneas de flotacin

son alimentadas en paralelo.

El nmero de lneas de flotacin y el nmero de celdas (tamao de la planta)

depende de las siguientes variables:

Tonelaje a tratar

Tiempo de flotacin

Volumen til de celda

Porcentaje de slidos




Etapa rougher, 2 lneas de

flotacin, 7 celdas cada una.

Dado que las lneas de flotacin se

alimentan en paralelo, el nmero de

celdas de una lnea de flotacin

determina el tiempo total de

residencia de la lnea. El tiempo de

residencia est determinado por la

cintica de flotacin.

Alimentacin

desde molienda-

clasificacin

Alimentacin

desde molienda-

clasificacin




Etapa rougher, 2 lneas de

flotacin, 7 celdas cada una.

Dado que el traspaso de las colas

entre celdas se realiza por gravedad,

es necesario generar una diferencia

de nivel entre cada celda.

Alimentacin

desde molienda-

clasificacin

Alimentacin

desde molienda-

clasificacin




Alimentacin

desde molienda-

clasificacin

t1 t2 t3 t4 t5

t6 t7

Recu

pera

ci

n,

%

Tiempo, min



Departamento de Ingeniera Metalrgica Diseo de circuitos Lnea de flotacin-Rougher Minera Centinela-Sulfuros

Etapa rougher, 2

lneas de flotacin,

7 celdas cada una.

Dado que el

traspaso de las

colas entre celdas

se realiza por

gravedad, es

necesario generar

una diferencia de

nivel entre cada

celda.



Departamento de Ingeniera Metalrgica Diseo de circuitos Lnea de flotacin-Bancos de flotacin

Etapa rougher, 1 lneas de flotacin, 7 celdas cada lnea, 4 bancos, Arreglo 1x2x2x2.

Banco 1 Banco 2

Banco 3

Banco 4

Un banco de flotacin es una parte de una lnea de flotacin en la cual 1 o ms celdas se

conectan compartiendo el mismo nivel respecto del suelo. A partir del concepto de banco se

define el arreglo, para el caso de la figura se tiene arreglo 1x2x2x2. El uso de celdas de gran

tamao en la actualidad permite la utilizacin de bancos compuestos slo por una celda.





Banco 1 Banco 2

Banco 3

Banco 4 Ventajas de usar bancos:

Permite controlar la altura del colchn de espuma en forma separada y poder apurar (Ej. Recuperar ms rpido disminuyendo la altura de espuma) ciertas

celdas respecto de otras lo que da flexibilidad a la operacin.

Por otro lado, el uso de bancos evita fluctuaciones de nivel fuertes cuando cambian los flujos de pulpa alimentada a cada celda.





Banco 1 Banco 2

Banco 3

Banco 4 Ventajas de usar bancos:

Ahorro en obra civil en la construccin de la planta (menos escalones).

Ahorro en el costo en instrumentacin para control de nivel. Si dos celdas comparten nivel respecto del suelo se puede usar solo un sistema de control de

nivel.

Sin embargo, en las celdas de limpieza es mejor usar una celda por banco, pero puede ser costoso.



Departamento de Ingeniera Metalrgica Diseo de circuitos Dimensionamiento

Ls

Tps

s11MQ

fV

tQN

c

rp

c

l/c

clN

NN

Qp: flujo volumtrico de pulpa, m3/h

MT: flujo msico de material, t/h s: densidad del slido, t/m

3

L: densidad del lquido, t/m3

s: fraccin de slido, /1 tr: tiempo de residencia, h Vc: volumen de celda, m

3

f: fraccin ocupada por pulpa, /1 Nc: nmero de celdas Nl: nmero de lneas Nc/l: nmero de celdas por lnea



Departamento de Ingeniera Metalrgica Diseo de circuitos Dimensionamiento.

Ejemplo 1.

Se requieren procesar por flotacin 110.000 t/da de un mineral que tiene una densidad de 2.7

t/m3. La pulpa a tratar en la etapa rougher tiene un porcentaje de slidos de 35 %. Calcular el

nmero de celdas necesarias para procesar este mineral por flotacin considerando un tiempo

de residencia de 25 minutos, y una fraccin del volumen de la celda ocupada por aire de 0.2.

Calcular el nmero de celdas de 300 m3 a utilizar en la etapa rougher y el nmero de lneas

considerando 6 celdas de flotacin por lnea.

h

m209.10

135,0

35,01

7.2

1

24

110000

s

s11MQ

3

Ls

Tp

celdas18celdas7,178.030060

25209.10

fV

tQN

c

rp

c

flotacindeLneas36

18

N

NN

l/c

cl




Ejemplo 2.

Considerando los datos del ejemplo 1, calcular como variara el nmero de celdas a utilizar

variando el volumen de celda entre 50 y 600 m3.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 100 200 300 400 500 600 700

Nm

ero

de

ce

lda

s

Volumen celda, m3

tr= 25 min

tr= 15 min

tr= 20 min




Ejemplo 3.

Se requiere procesar por flotacin un mineral que tiene una densidad de 2.7 t/m3. La pulpa a

tratar en la etapa rougher tiene un porcentaje de slidos de 35 %. Considerando un tiempo de

residencia de 25 minutos, y una fraccin del volumen de la celda ocupada por aire de 0.2,

calcular el nmero de celdas necesarias en la etapa rougher para tonelajes de procesamiento

que varan entre 70.000 y 140.000 t/da. Considerar celdas de 100, 200 y 500 m3.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

60000 80000 100000 120000 140000

Nm

ero

de

ce

lda

s

Tonelaje, t/da

Vc= 100 m3

Vc= 200 m3

Vc= 500 m3




CAPTULO 9

DISEO Y DIMENSIONAMIENTO DE

CIRCUITOS

31

Diseno y Dimensionamiento de Cicuitos de Flotacion

Documents

Transcript of Diseno y Dimensionamiento de Cicuitos de Flotacion