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“Optimización de la dosis de reactivos colectores en la planta concentradora”

Marcial Medina

OPTIMIZACION DE LA DOSIS DE LOS REACTIVOS COLECTORES EN LA PLANTA CONCENTRADORA DE CODELCO CHILE DIVISIÓN SALVADOR RESUMEN Se evaluó la Planta de flotación colectiva de Cobre / Molibdeno de Codelco Chile, División Salvador con el objetivo principal de optimizar la dosis de los reactivos colectores. La nueva técnica desarrollada para optimizar la dosis de reactivos colectores en el proceso de flotación de minerales involucra las siguientes variables:   

Tiempo de acondicionamiento Potencial Redox Análisis químicos

Las variables analizadas en forma conjunta indicarán la dosis y los mejores puntos en los cuales se debe dosificar los reactivos. El trabajo descrito se inició con el desarrollo de varios grupos de pruebas a escala de laboratorio aplicando la técnica estadística de diseño de experimentos, para dar mayor confiabilidad a los resultados y nos lleve a obtener los mejores resultados en forma rápida y consistente. Luego estos se escalaron a la planta industrial. La etapa de escalamiento a planta industrial se realizó aplicando la relación descubierta por M. Medina entre el tiempo de acondicionamiento y el potencial Redox. El ahorro alcanzado en la dosis de los reactivos colectores fue de 48 % lo que implica que se disminuyó la dosis de 29 g/t a 15 g/t

INTRODUCCIÓN El Trabajo se desarrollo en la Planta concentradora de Codelco Chile División Salvador, la cual se encuentra en la frontera norte de la tercera región, en la montaña montaña del Indio Muerto, en la provincia de Chañaral a una altitud de 2400 a 2800 msnm. Se encuentra a los 69º 36’ de longitud oeste y 26º 16’ de latitud sur, ver Figura 1. Su producción alcanza alrededor de 90,000 toneladas de cobre fino al año, además de subproductos como el concentrado de molibdeno. La planta de flotación colectiva de Codelco - División Salvador procesa 34000 toneladas por día de mineral de su yacimiento porfirítico que tiene como especie principal en su mineralogía a la Calcopirita. Utiliza como reactivos colectores al SF – 113 ( Isopropil Xantato de Sodio ) como reactivo colector primario con una dosis de 20 g/t y el reactivo colector SF – 758 ( Polialquil Tiocarbinol ) como reactivo colector secundario con una dosis de 9 g/t el colector primario es dosificado al ingreso a la etapa de flotación y el reactivo colector secundario es dosificado en la etapa de molienda.

Mineralurgia 2004 – Tecsup

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Figura 1: Ubicación de la faena Minera de Salvador Codelco Chile


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Marcial Medina

El desarrollo de investigaciones y un mejor control de las plantas concentradoras guían a mejorar los resultados metalúrgicos y disminuir los costos operacionales del proceso de flotación. Dentro del proceso de flotación los reactivos colectores juegan un rol muy importante para maximizar las variables metalúrgicas de las especies valiosas, es de resaltar que la dosis a utilizar a escala industrial debe estar sujeta a evaluaciones por el cambio de la composición mineralógica del mineral de cabeza por el avance de la explotación del yacimiento (Richar R. Klimpel, 2000) y es fundamental considerar el diseño del circuito de la planta para realizar la optimización final de la dosis (Bazin y Proulx, 2001), ( Kuopanpotti, Suorsa, Dahl, Niinimaki,, 2000), (Polar y Chander, 2000).

TRABAJO EXPERIMENTAL TRABAJO EN LABORATORIO Se definió un protocolo de flotación a escala de laboratorio el cual representa el proceso de la planta industrial, con el criterio de igualdad en recuperaciones. La celda de flotación utilizada para el desarrollo del trabajo a escala de laboratorio fue una celda Wemco de 5,4 litros implementada con paleteo automático, para eliminar el error ocasionado por el paleteo mecánico. El desarrollo del trabajo a escala de laboratorio consideró varios grupos de pruebas aplicando la técnica estadística de diseño de experimentos teniendo como objetivo principal minimizar la dosis de reactivos colectores. Se solicitó análisis químico por los elementos útiles ( Cobre y Molibdeno ) y contaminantes principales (Insolubles y Fierro ) para los flujos de cada una de las pruebas de flotación y fueron finalmente interpretados con la ayuda de los modelos matemáticos resultantes para cada uno de los grupos de pruebas realizados. Con la mejor condición obtenida con los grupos de pruebas desarrollados en laboratorio se procedió a realizar las pruebas a escala industrial.

TRABAJO EN PLANTA El circuito simplificado de la planta concentradora de Codelco División Salvador en la cual se realizaron las pruebas se muestra en la Figura 2. La cual esta conformada por 5 líneas de Flotación Rougher, constituidas cada una por 9 Celdas Wemco de 1500 pie 3 son alimentadas con una pulpa conteniendo una ley media de 0.65% de cobre y 0.03% de molibdeno desde el cajón homogenizador. Las principales especies de cobre son la Calcopirita, Covelina, Bornita y Calcosina. El concentrado rougher es enviado a un cajón distribuidor que alimenta al circuito de remolienda y el relave de la etapa rougher es enviado a los espesadores de relave para recuperar agua, luego se envía 1 /3 del flujo de los relaves a la planta de los amarillos. El circuito de limpieza consta de 2 columnas rectangulares de 2 x 6 x 13,4 m; su concentrado alimenta la Planta de Molibdeno con ley media de 25% en cobre y 0.8% en molibdeno y el relave va al circuito Scavenger formado por 2 líneas de 8 celdas Dorr Oliver de 1550 pie3. Las pruebas finales que dieron los mejores resultados de los cuales comentamos en el presente trabajo, se realizaron con 5 g/t del reactivo secundario al molino (SF – 758) y con 10 g/t del reactivo colector primario al segundo banco rougher (SF – 113).


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Mientras que la condición estándar trabaja con 9 g/t del reactivo colector secundario al molino y 20 g/t del reactivo colector primario al rougher. La etapa de optimización final de la dosis de los reactivos colectores y la elección del mejor punto de dosificación fue determinado aplicando la correlación entre el Redox y las variables operacionales.


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FLOTACION CONCENTRADORA RELAVE ROUGHER PRODUCTO SECCIONES DE MOLIENDA

ESPESADORES PRIMARIOS CAJON MULTIPROPÓSITO

CONC. ROUGHER

FLOT. ROUGHER 5 LINEAS WENCO W490 (1500 PIE3)

RELAVE FINAL A PTA RECUP. DE AGUAS

2 BATERIAS CICLONES KREBS D-15

FLOTACION LIMPIEZA 2 COLUMNAS 13 Mts. Secc. Rect. (2 X 6 Mts.)

4 MOLINOS DE 9’ X 12’ RELAVE SCAVENGER

CONCENTRADO MIXTO Cu - Mo

FLOTACION SCAVENGER

RELAVE COLUMNA

CONCENTRADO SCAVENGER

Figura 2: Circuito de Flotación colectiva de Cobre / Molibdeno de la planta de Codelco División Salvador

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RESULTADOS Y DISCUSIONES DOSIS DE REACTIVOS COLECTORES El desarrollo del trabajo de investigación a escala de laboratorio culminó con la etapa de optimización siguiendo el desarrollo de la aplicación de la técnica de diseño de experimentos. Los resultados alcanzados en esta etapa permitieron desarrollar un conjunto de pruebas a escala industrial, conjugando los resultados obtenidos en forma estadística y la técnica cuantitativa - cualitativa de interacción entre el Tiempo de acondicionamiento y el redox (M. Medina 2003 ; Claude y Proulx 2001, Nelson y Lelinski 2002, Guo y Yen 2003 ). La diferencia de los resultados de las variables metalúrgicas alcanzadas entre la operación estándar de la planta concentradora y la nueva propuesta evaluada en la etapa rougher se muestra en las siguientes Figuras.

100 90 80 70 60 ) % 50 ( 40 30

83.90 85.19

Antes Ahora


Marcial Medina

RESULTADOS Y DISCUSIONES DOSIS DE REACTIVOS COLECTORES El desarrollo del trabajo de investigación a escala de laboratorio culminó con la etapa de optimización siguiendo el desarrollo de la aplicación de la técnica de diseño de experimentos. Los resultados alcanzados en esta etapa permitieron desarrollar un conjunto de pruebas a escala industrial, conjugando los resultados obtenidos en forma estadística y la técnica cuantitativa - cualitativa de interacción entre el Tiempo de acondicionamiento y el redox (M. Medina 2003 ; Claude y Proulx 2001, Nelson y Lelinski 2002, Guo y Yen 2003 ). La diferencia de los resultados de las variables metalúrgicas alcanzadas entre la operación estándar de la planta concentradora y la nueva propuesta evaluada en la etapa rougher se muestra en las siguientes Figuras.

100 90 80 70 60 ) % 50 ( 40 30 20 10 0

83.90 85.19

Antes Ahora

7.37 10.53

Ley

Recuperación

Figura 3: Ley y recuperación para Cobre. En la Figura 3 se aprecia la diferencia alcanzada en la Ley y la Recuperación de Cobre con la técnica estándar de operación de la Planta y la nueva propuesta que combina la técnica estadística de diseño de experimentos y la relación entre el Redox y las condiciones de operación. La nueva técnica permite desplazar la curva de Ley – Recuperación de Cobre, la que la hace más que atractiva ya que pocas técnicas ofrecen ambos beneficios en forma simultánea.


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100 90 80 70 60 ) % 50 ( 40 30 20 10 0

Marcial Medina

Antes Ahora

43.01

19.31

16.02

9.23

Ley

Recuperación

Figura 4: Ley y Recuperación comparativa de Fierro En la Figura 4 se aprecia la diferencia alcanzada en la recuperación y la Ley de Fierro con la nueva técnica y las condiciones de operación estándares de la planta. La diferencia alcanzada en Las variables metalúrgicas para el fierro esta básicamente explicada por la mejor depresión de la pirita liberada.

100 80 )

60

% ( 40

Antes Ahora

43.73 47.32

20

3.69 2.30

0 Ley

Recuperación

Figura 5: Ley y Recuperación comparativa para los insolubles. Los resultados mostrados en la Figura 5 indican que con la nueva técnica se ve ligeramente incrementada la ley de los insolubles en el concentrado rougher, pero por la menor masa de concentrado reportada con la nueva técnica se tiene una menor recuperación de insolubles.


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Marcial Medina

1.0 0.8 )

0.6

Antes

% ( 0.4

Ahora

0.2 0.0

0.14

0.22

Ley

Figura 6: Ley comparativa de Molibdeno en el concentrado Rougher

100 90 80 70 ) 60 % 50 ( 40 30 20 10 0

73.79 78.26

Antes Ahora

Recuperación Figura 7: Recuperación comparativa de Molibdeno en el concentrado Rougher Los resultados graficados en la Figura 6 indican que con las nuevas condiciones de operación sugeridas se alcanza un incremento en la ley de molibdeno en el concentrado rougher en aproximadamente 57% . La mejor recuperación alcanzada, permite comentar que se logro desplazar la curva ley – recuperación para las dos especies principales ( Cobre y Molibdeno ) resultados que se alcanzan con muy pocas


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técnicas, por lo mismo que la técnica desarrollada se hace de un espacio en el campo de la optimización de las plantas concentradoras.

20 15 ) n o 10 T (

5

12.95

Antes 8.30

Ahora

0 Peso

Figura 8: Pesos comparativos de los concentrados rougher La Figura 8 muestra que se alcanzó reducir en aproximadamente 35% el flujo de masa hacia el concentrado Rougher. La disminución en la masa del concentrado se explica por la flotación más controlada y selectiva alcanzada con la nueva técnica respecto a las condiciones de operación estándares. La menor masa en el concentrado rougher aliviara el circuito aguas abajo, permitiendo un mejor control del proceso.

CONCLUSIONES El protocolo de flotación a escala de laboratorio fue normalizado y verificado con la operación a escala industrial para tener confiabilidad en los resultados. Se desarrollo una técnica que combina la técnica estadística de diseño de experimentos y la correlación entre el Redox y las variables operacionales que permite optimizar el consumo de reactivos colectores, logrando una reducción en el consumo de los reactivos colectores para el trabajo desarrollado en 48% aproximadamente, con los beneficios económicos y ambientales que este resultado trae consigo, por el menor consumo de reactivos y la menor presencia de reactivos residuales y sus productos en los efluentes de la planta. La técnica desarrollada será aplicada en una próxima investigación para optimizar la dosis de reactivos espumantes y finalmente se debe realizar un trabajo que englobe una optimización de ambos reactivos.


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REFERENCIAS Claude Bazin y Mélanie Proulx, Distribution of reagents down a flotation bank to improve the recovery of coarse particles, Int. J. Miner. Process 61 (2001) pp.1-12 H. Guo y W.-T. Yen Pulp potential and flotabilidad of chalcopyrite, Minerals Engineering 16 (2003) pp. 247-256. H. Kuopanpotti, T. Suorsa, O. Dahl, J.Niinimaki, A model of conditioning in the flotation of a mixture of pyrite and chalcopyrite ores, Int. J. Miner. Process 59 (2000) pp. 327338 M, Polar y S. Chander (2000) First – order flotation kinetics models and methods for estimation of the true distribution of flotation rate constants. International journal of mineral processing, Volumen 58 pp. 145 – 166 Medina M. (2003) Estudio de la depresión de Cobre en la flotación diferencial de Cu/Mo. Tesis de Master Departamento de Ingeniería Química , Universidad Santa María ,Valparaíso, Chile. Medina M. (1999) Trabajo de Hidrodinámica de celdas mecánicas, Asesorado por Yianatos J. En el Curso de Flotación. En el programa de Post Grado. M.G. Nelson and D. Lelinski, Hidrodynamic design of self aerating flotation machines, Minerals Engineering Vol. 13 (2002) pp. 991-998 Richard R. Klimpel Considerations for improving the performance of froth flotation systems Richard R. Klimpel, Optimizing the industrial flotation performance of sulfide minerals having some natural flotability, int. J. Miner. Process 58 (2000) pp. 77-84


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OPTIMIZACION DOSIS DE REACTIVOS COLECTORES Ms Marcial Medina Bravo [email protected] Agosto 2004

SECUENCIA  Antecedentes  Trabajo

en Laboratorio

 Aplicación Industrial  TECNICA


M2

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ANTECEDENTES La relación se encontró desarrollando el trabajo de optimización de la planta de separación de Cobre / Molibdeno. La cual indica que el redox crítico de flotación esta en función de algunas variables operacionales.

TRABAJO EN LABORATORIO • Pruebas con D. E. – Control de redox • Que se puede bajar hasta 45% de dosis de colectores sin afectar la ley y recuperación • SF – 758 afecta recuperación de Fierro y Molibdeno • SF – 113 disminuye la ley de Cobre • Del análisis de los resultados químicos y la relación


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TRABAJO EN PLANTA

COBRE 100 80 ) % (

60

Antes Ahora

40 20 0 Ley


Recuperación

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INSOLUBLES 50 40 30

) % (

Antes Ahora

20 10 0 Ley

Recuperación

LEY MOLIBDENO 0.2 0.15 ) 0.1 % (

Antes Ahora

0.05 0 Ley


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Marcial Medina

RECUPERACION MOLIBDENO 100 90 80 70 60 ) 50 % ( 40 30 20 10 0

Antes Ahora

recuperación

CONCLUSIONES • Se logró un ahorro de 48%. • Se logró desplazar las curvas • La técnica puede ser aplicada para dimensionar equipos y optimizar en plantas concentradoras, especialmente en las plantas concentradoras POLIMETALICAS


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TECNICA M2

CIRCUITO ROUGHER Etapa Rougher

Molino de Bolas


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Marcial Medina

RECUPERACIONES Prueba

Cobre

Fierro

Moly

Insolubles

Estándar

76.92

43.81

78.86

5.76

Prueba

Cobre

Fierro

Moly

Insolubles

23% - TM2

77.04

44.21

87.47

5.32

26% - TM2

74.63

41.55

79.83

5.56

23% - TM2

81.93

43.78

78.81

5.26

26% - TM2

76.92

41.62

77.19

4.88

LEYES Prueba Estándar

Cobre

Fierro

Moly

Insolubles

5.35

15.48

0.15

51.05

Cobre

Fierro

Moly

Insolubles

23% - TM2

5.63

16.41

0.18

49.73

26% - TM2

5.50

15.54

0.16

52.50

23% - TM2

6.03

16.36

0.16

49.62

26% - TM2

6.03

16.57

0.17

48.94

Prueba


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Ley – recuperación de cobre 100 80

) % ( n 60 ó i c a r 40 e p u 20 c e R

estándar Mejor Pto Moly Mejor Pto Cobre

0 0

5

10

15

Ley (%)

Ley-Recuperación Molibdeno 100 90 ) % ( n ó i c a r e p u c e R

80 70 60

estandar

50

mejor punto Moly

40

mejor punto Cobre

30 20 10 0 0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

Ley (%)


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CIRCUITO CLEANER

CINETICA DEL COBRE 100

) % ( n ó i c a r e p u c e r

80 60

estándar

40

prueba

20 0 0

100

200

300

tiempo (seg)


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CINETICA DEL FIERRO 50

) % ( 40 n ó i 30 c a r 20 e p 10 u c e r 0

estándar prueba

0

100

200

300

tiempo (seg)

CINETICA DE MOLIBDENO 80 ) % ( 60 n ó i 40 c a r e 20 p u c e r 0

estándar prueba

0

100

200

300

tiempo (seg)


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CINETICA DE INSOLUBLES 12 ) 10 % ( n 8 ó i c 6 a r e 4 p u c 2 e r

estándar prueba

0

0

100

200

300

tiempo (seg)

LEYES MEDIAS 25 23.6

20

24.7

23.6

19.4

18.3

) 15 % ( y 10 e L

15.9

estándar prueba

5 0 Cobre


Fierro

Insolubles

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LEY MEDIA DE MOLIBDENO 2 1.8

1.5 ) ( % 1 y e L

1.0

0.5

0 estándar

prueba

CONCLUSIONES • Incremento en 4 puntos la ley de COBRE • Disminución en 27% la recuperación de FIERRO • Disminución en 50% la recuperación de INSOLUBLES • Incremento en 80% la ley de MOLIBDENO


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GRACIAS [email protected]


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