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5/17/2018 CONCENTRACION CENTRIFUGA - slidepdf.com

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Universidad de Chile – Departamento Ingeniería de Minas Taller PROCEMIN 2003

CONCENTRACIÓN CENTRÍFUGA – FUNDAMENTOS Y AVANCES

Claudia C. LópezKnelson Gravity [email protected]

RESUMEN

Este documento introduce las variables y los criterios más importantes a tener encuenta en la recuperación de oro por métodos gravimetricos, haciendo especial énfasis enla importancia y utilidad de la información obtenida a partir de la prueba de laboratoriopara determinar el Factor ORG. La metodología de dicha prueba se describe en detalle.

INTRODUCCIÓN

La predicción de la recuperación del circuito gravimetrico en circuitos de moliendaes una tarea de naturaleza compleja, sin embargo, el problema puede plantearse entérminos de variables más simples que pueden ser evaluadas en laboratorio o medidas enplanta para luego ser modeladas con el fin de predecir con precisión aceptable losbeneficios económicos de esta opción.

Las principales variables a tener en cuenta en la evaluación del potencial de uncircuito gravimetrico son: el Factor ORG del mineral, la magnitud de la carga circulante deoro, la fracción de la carga circulante a ser tratada y la eficiencia combinada de la unidadde recuperación primaria y el cuarto del oro. Si bien este articulo expande cada uno deestos tópicos, es importante no perder de vista que esta teoría se basa en el estudio delcomportamiento único y particular del oro en los circuitos de clasificación y molienda.

COMPORTAMIENTO DEL ORO EN SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN Y MOLIENDA

El oro se comporta de una manera muy diferente al resto de los minerales, puestiende a acumularse en los circuitos de molienda, lo cual puede resultar en:

• Elevadas perdidas debido a excesiva molienda,• Dificultades en la estimación de ley de cabeza• Alto inventario de oro• Problemas de seguridad

Estos problemas pueden ser aliviados mediante la instalación de circuitosgravimetricos, pero la instalación de los mismos esta basada en un buen conocimiento delcomportamiento del oro dentro del circuito con el fin de contestar a tres preguntas básicasen este tipo de aplicación:

• Que cantidad de oro es recuperable por métodos gravimetricos• Cual es la localización apropiada de los equipos• Que tipo de tecnología debe ser utilizado (semi-continua o continua)

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El comportamiento del oro es dictado por su maleabilidad y densidad, propiedadesque afectan los mecanismos de reducción de tamaño, clasificación y liberación, los cualesa su vez condicionan el tiempo de residencia del oro en el circuito de molienda y por lotanto la posibilidad del oro de ser recuperado por métodos gravimetricos.

Laplante, Banisi and Marois, 1991, reportaron los siguientes hallazgos:

• La reducción de tamaño de las partículas de oro es entre seis y veinteveces más lenta que las de los minerales que lo acompañan, debidoprincipalmente a su maleabilidad. Esto ocasiona que las partículas de oro cambienvarias veces de forma antes de producirse la partición de la partícula.

• En las operaciones de clasificación hidráulica, el tamaño de corte estres veces menor que el de los minerales con densidad de 3 g/ml.

• La maleabilidad del oro fomenta la interacción entre partículas de oro,las partículas de ganga y los medios moledores. Minerales mas duros sonincrustados en partículas de oro y las partículas de oro son impregnadas sobre la

superficie de partículas de ganga y medios moledores. En circuitos de flotacióneste fenómeno puede ocasionar serias perdidas si las partículas en las que el oroha sido embebido son hidrofobicas.

Este particular comportamiento descrito en los numerales anteriores, tiene unimpacto directo sobre la recuperación del oro tanto en los circuitos gravitacionales comoen las operaciones subsecuentes, ya sea flotación o cianuración.

La primera y más importante consecuencia de este comportamiento es que larecuperación del oro se facilita significativamente dentro de los circuitos de molienda dadala formación de altas cargas circulantes. Particularmente interesantes son entonces elbajoflujo de los ciclones de clasificación y la descarga de molinos secundarios. Una

ventaja adicional es que estos flujos no necesitan ser tratados en su totalidad en virtud dela carga circulante y basta con tratar una porción del flujo total para obtener recuperaciones adecuadas.

Una decisión mas debe ser tomada respecto al equipo a utilizar, y esta altamenteinfluenciada por el tamaño del oro presente. Oro grueso es tradicionalmente recuperadocon canalones, jigs, o conos Reichert, en cuyo caso el oro fino es sacrificado. Igualmenteel circuito gravitacional se puede diseñar para la recuperación de finos, en cuyo caso eloro grueso no se recuperara directamente, sino después de ser molido hasta un tamañomás fino. Si bien el primer enfoque ha sido el mas usado en la industria, el segundométodo ha tenido una gran aceptación en los últimos años, dado el potencial que ofreceen la maximización de la recuperación del oro.

Adicionalmente, el hecho de que el oro tenga un tamaño de corte menor que el delos minerales acompañantes, implica que el oro presente en los flujos circulantes es decarácter fino, de tal manera que los equipos destinados a esta faena tienen que tener uncomportamiento optimo incluso en el rango de 15 a 50 micrones, en cuyo caso lacombinación de flotación y concentración centrífuga es la opción más eficiente.

Lo anterior permite concluir que la concentración gravimétrica, particularmente latecnología de concentración centrífuga, es una técnica que puede aumentar

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considerablemente la recuperación de oro en circuitos de flotación, particularmente si lasperdidas de oro se pueden atribuir a uno de los siguientes factores:

• El oro presente es muy grueso para flotación• Considerable cantidad de oro ha sido impregnada en partículas de

ganga o las partículas de ganga han sido incrustadas en las partículas de oro,convirtiéndose entonces en partículas mixtas.

• Condiciones de flotación no optimas para recuperación de oro.

Altas perdidas, cuantificables en miles de onzas por año, sumado al hecho de queel contenido de oro en el bajo flujo de los ciclones es considerablemente mayor que el delsobreflujo son excelentes indicadores de que pruebas adicionales deben ser realizadascon el fin de determinar el verdadero potencial. Queda entonces planteada una preguntamuy importante y es como establecer si existe la posibilidad de mejorar la recuperaciónglobal mediante la combinación de métodos gravimetricos con flotación o cianuración conuna mínima inversión. La respuesta a esta inquietud es la técnica de laboratorio diseñadaen la Universidad de McGill por el Dr. Andre Laplante, conocida como “GRG Test.” Esteprocedimiento permite establecer que porcentaje del oro presente en la mena esrecuperable por métodos gravimetricos. En este articulo será referenciado como Factor

ORG (Oro Recuperable por Gravedad.)

DETERMINACIÓN DEL VALOR ORG (ORO RECUPERABLE POR GRAVEDAD)

La justificación de la instalación de un circuito gravitacional debe basarse en unestimado de cuanto oro va a ser recuperado, en otras palabras, en la evaluación de lospotenciales beneficios económicos. Si bien es cierto que el tipo de circuito gravimetrico aser instalado es un condicionador de la recuperación, la simplicidad de los mismos y latendencia de los hidrociclones a generar una alta carga circulante de oro, atenúan suefecto sobre la recuperación final. Así pues el factor de mayor influencia en larecuperación gravimétrica en un circuito de molienda es la respuesta de dicho material a

los métodos gravimetricos, la cual depende básicamente de la distribución granulométrica,gravedad especifica y grado de liberación de las partículas de oro. La recuperación bajocondiciones “ideales” es el contenido de oro recuperable por gravedad (Factor ORG) apartir del cual la recuperación en planta puede ser estimada.

Metodología para Determinar el Factor ORG

La prueba de laboratorio para determinar el Factor ORG consiste de tres etapasde molienda y recuperación secuencial. La molienda progresiva, en vez de molienda a untamaño final, es necesaria con el fin de obtener un valor confiable del Factor ORG, asícomo una indicación de su distribución granulométrica y de su secuencia de liberación,mientras al mismo tiempo se previene las perdidas de oro grueso por interacción con

partículas de ganga.

La prueba ORG esta basada en el tratamiento de una muestra de 20Kg usando unConcentrador Knelson de laboratorio (KC-MD3.) El procedimiento se resume en lasiguiente tabla.

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Requerimiento

de muestras

30Kg de muestra son requeridos para realizar el procedimiento estándar para la prueba de ORG.

20Kg son usados para la prueba ORG en si y los 10Kg restantes se utilizan para hacer una prueba

de molienda previa a la prueba ORG.

Tamaño de Partícula

requerido

Variables Operacionales Muestras a ser analizadas

Etapa 1 90 – 100% - 850 µm

(Tyler #20)

Flujo de alimentación:

800 – 1000 g/min

Agua de fluidización:

3.5 l/min

• Ensaye a fuego, sobre la totalidad del

concentrado*

• Ensaye a fuego, a 300gr de colas

• Totalidad de las colas pasan a la etapa 2

Etapa 2

45 – 60% -75 µm

(Tyler #200)(P80 = #80)


600 – 900 g/min


3.5 l/min

• Ensaye a fuego, sobre la totalidad del

concentrado*• Ensaye a fuego. a 300gr de colas


Etapa 3

75 – 80% -75 µm

(Tyler-#200,

recomendado

P80= #250)


600 – 900 g/min


3.5 l/min

• Ensaye a fuego sobre la totalidad del

concentrado*

• Ensaye a fuego a 300gr de colas


*El concentrado de cada etapa puede ser chayado para verificar la presencia de oro libre y en todocaso la totalidad de los productos debe ser ensayado a fuego.

Las mejores muestras a ser utilizadas en la determinación del Factor ORG son:

• Testigos de perforación• Producto de la trituradora en el caso de que sea lo suficientemente fino

para tomar una muestra representativa.• Descarga de molino primario, con la precaución de que no incluya

material de carga circulante (gruesos).

Los cálculos de la recuperación en cada etapa se basan entonces en los ensayos

de los respectivos concentrados y colas, mientras que la recuperación total se basa en losensayes de los tres concentrados producidos y las colas finales, siendo el ensayo decolas final el más confiable pues las colas de las dos primeras etapas todavía contienenoro recuperable por gravedad.

Los resultados son presentados como el porcentaje acumulado del oro total en lamuestra que ha sido recuperado en las tres etapas sucesivas. Un Factor ORG por debajode 20% se considera una respuesta pobre, mientras que un factor del 80% esconsiderado excepcionalmente prometedor. Respuestas intermedias son las más

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comunes. La siguiente tabla ejemplifica los resultados de una prueba estándar, en la cuallos concentrados han sido chayados para producir concentrado (CL) y medios(RCH).

En este ejemplo, el Factor ORG para la primera etapa fue 33.7, indicando que aun tamaño de partícula relativamente grueso (P80= 850µm) hay una considerableliberación de oro. Las etapas dos y tres hacen un aporte importante de ORG, para unvalor total de 66.3 a un P80 de 75 µm. Vale la pena resaltar que los contenidos de oro enlos concentrados no son indicativos de los tenores de los concentrados obtenidos enplanta, los cuales son usualmente mucho más altos y pueden ser estimados con base enla duración del ciclo de concentración, la rata de alimentación, el peso del concentrado yel Factor ORG.

Adicionalmente al procedimiento estándar descrito en la tabla anterior, es posiblerealizar análisis granulométricos detallados de cada producto en cada etapa, de talmanera que la recuperación de oro y los valores de ORG se calculan en función deltamaño de las partículas.

COMO USAR EL FACTOR ORG

La prueba para determinar el Factor ORG puede ser aplicada tanto a circuitosexistentes, a proyectos de adición, así como a proyectos en desarrollo. En los dos últimoscasos, la prueba determinara si es aconsejable la instalación de un circuito gravimetrico ysus beneficios económicos, mientras que en circuitos existentes se usa en estudios deoptimización. A continuación se describe en detalle la aplicabilidad de la prueba.

Para descartar la opción de recuperación gravimétrica

Cuando la respuesta del mineral es pobre, la prueba proporciona la informaciónnecesaria para descartar la concentración gravitacional como opción de procesamiento. Elhecho de que esta prueba de laboratorio pueda arrojar este resultado es muy importante,pues esta opción no es necesariamente aplicable a todas las menas.

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Diseño de Diagrama de Flujo

Durante el proceso de diseño del diagrama de flujo del proceso, el Factor ORG yla distribución granulométrica del mismo, proporcionan información sobre como el orodebe ser recuperado incluyendo la correcta selección de la unidad de recuperación asícomo sobre la preparación de la alimentación (usualmente cribado) con el fin de

maximizar la capacidad y la eficiencia del circuito.

Predicción de Recuperación en Planta

Incluso en los casos en que la respuesta del mineral es mediana a altamentefavorable, los resultados deben ser usados con precaución. Debe ser entendido que losresultados obtenidos en la prueba de laboratorio son producto de una liberaciónsecuencial controlada y una recuperación optima, de tal manera que el funcionamiento dela planta será siempre inferior al del valor teórico de ORG.

Para la interpretación adecuada de estos resultados se han desarrollado modelosmatemáticos como el KC*ModPro, propiedad de Concentradores Knelson en Canadá.

Este modelo permite estimar el impacto de instalar un concentrador Knelson en un circuitode molienda. Las variables claves usadas en el modelo son el Factor ORG, el coeficientede supervivencia del ORG en el molino, la probabilidad del oro de reportarse en elbajoflujo (under) del hidrociclón y el porcentaje de alimentación a ser tratado por el circuitogravimetrico.

La habilidad de este modelo matemático para predecir los beneficios de lainstalación de concentradores gravimetricos en circuitos de molienda ha sido reportadaen numerosos estudios de casos y ha probado ser razonablemente acertado.

Otros usos

La prueba de determinación del ORG, puede ser incorporada a la rutina deevaluación de las fluctuaciones en el funcionamiento metalúrgico diario de la planta, lascuales pueden ser ocasionadas por cambios en la mineralogía o en el funcionamiento delcircuito. La regular recolección y el procesamiento de muestras puede ayudar a identificar que factores están afectando la recuperación gravimétrica.

APLICACIONES SEMI-CONTINUAS Y CONTINUAS

Los concentradores semi-continuos son usados exitosamente en la recuperaciónde oro, metales del grupo del platino, plata, mercurio y cobre nativo. Este tipo deaplicaciones tiene tenores de alimentación medidos en gramos por tonelada, por lo cual

una de las más importantes ventajas de esta tecnología es la alta recuperación en unamasa mínima de concentrado. Esta tecnología utiliza ciclos de concentración que varíanentre 30 minutos y 2 horas, después de los cuales la alimentación se suspende paradescargar el concentrado. En promedio, 0.1% de la masa alimentada al concentrador pasa a ser concentrado, lo cual elimina etapas intermedias de eliminación de ganga ypermite que las etapas de limpieza de concentrado sean menos intensivas en costo decapital y operación.

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En cuanto a la tecnología continua de concentración (CVD), esta fue desarrolladaespecíficamente para atender a aquellas aplicaciones con alto potencial pararecuperación gravimétrica, pero que debido al alto contenido del mineral valioso, no erapractico procesar con la tecnología semi-continua. A pesar que esta tecnología tambiénpuede ser utilizada en algunos casos para la recuperación de metales preciosos, en lamayoría de los casos se utiliza en etapas de concentración rougher en circuitos de

recuperación de metales básicos y minerales industriales.

A diferencia de la tecnología semi-continua, la tecnología CVD, entrega un flujocontinuo de concentrado. Un concentrador continuo descarga concentrado y aceptaalimentación fresca simultáneamente, mientras que un semi-continuo, para de maneraintermitente, para descargar concentrado. Los Concentradores Continuos Knelson (CVD),son particularmente apropiados en aquellos casos en los que el contenido de mineralvalioso en la mena excede 0.5%.

TRATAMIENTO DE CONCENTRADOS

Mesas Concentradoras

Hasta el momento el método de limpieza de concentrados preferido ha sido lasmesas vibradoras, particularmente las mesas tipo Gemini, las cuales exhiben mejor funcionamiento que las mesas convencionales (riffled tables), a pesar de su menor capacidad de procesamiento. Separadores magnéticos son acompañantes normales delas mesas Gemini, tanto en la versión de tambor como en la versión de correatransportadora. Normalmente los circuitos de limpieza de concentrados son diseñados detal manera que la alimentación fluye por gravedad, lo cual requiere de la altura mínimasea tenida en cuenta como uno de los factores de diseño de los Cuartos de Oro.

Adicionalmente, el Cuarto de Oro, debe estar localizado cerca del circuito de molienda,para facilitar el bombeo tanto del concentrado al Cuarto de Oro como de las colas del

circuito gravimetrico de vuelta al circuito de molienda.

Si bien es cierto la mayoría de los circuitos gravimetricos en operación procesanconcentrados una vez al día por unas cuantas horas, usando dos operadores, existe laposibilidad de procesar concentrados en forma continua y sin necesidad de supervisión, almismo tiempo que se mejora la recuperación total mediante la recirculación de las colas ymedios a la mesa por un determinado periodo de tiempo, el cual constituye una de lasvariables operacionales. Este sistema fue introducido a la industria por KnelsonConcentrators, y se conoce con el nombre de ATS (Automated Tabling System.)

Cianuración Intensiva

Dado que la recuperación global del circuito gravimetrico es altamente sensible ala eficiencia de las mesas vibratoria, la cual varia entre 30% y 70% dependiendo de lascaracterísticas del oro y de la ganga, se han explorado otras posibilidades con el fin demaximizar la recuperación. Una opción de tratamiento que esta ganando gran aceptaciónen la industria es la cianuración intensiva de los concentrados gravimetricos, mediante eluso del Reactor Acacia.

La idea básica del Reactor Acacia, es lograr una alta cinética de cianuraciónmediante el uso de altas concentraciones de cianuro y la adición de un agente oxidante

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conocido como LeachAid. Debido a que este agente oxidante no es a base de oxigeno,permite operar el reactor a temperaturas de hasta 60°C durante el ciclo de lixiviación. Otraventaja de este sistema es que dada la alta concentración de oro disuelto, es posibleenviar la solución rica directamente a electrowinning. Generalmente la recuperación en elReactor Acacia esta por encima del 98%.

El siguiente grafico muestra resultados típicos obtenidos en pruebas decianuración intensiva usando la unidad piloto del Reactor Acacia. Este tipo de pruebastiene como objetivo determinar la cinética de la reacción durante un periodo de 24 horasasí como definir el efecto de la concentración de los reactivos.

Reactor Acacia - Pruebas Piloto

0

20

40

60

80

100

0 10 20 30 40Tiempo (horas)

R e c u p e r a c i o n ( % )

50

Test 1

Test 3

Test 2

Test 1: No LeachAidTest 2: 0.3 gr Leachaid/gr AuTest 3: 0.5 gr LeachAid/gr Au

Lixiviación de concentrados de oro de alto tenor, como lo son los provenientes deConcentradores Knelson, mediante el uso del Reactor Acacia constituye una nuevageneración de métodos de tratamiento de concentrados. Las ventajas del Reactor Acacia son muchas, y la justificación de su instalación normalmente combina las siguientesrazones:

• Mejora en la recuperación de oro en el tratamiento de los concentradosde concentradores Knelson.

• Eliminación de la recirculación de la corriente de colas de mesa,normalmente con alto contenido de oro, al circuito de molienda.

• Reducción de la presencia de oro grueso, lento en lixiviar en las colasfinales de la planta.

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• Mejoras en seguridad industrial debidas a la eliminación de problemasasociados a la fundición de concentrados gravimetricos ricos en minerales comoarsenopirita.

• Mejoramiento en la contabilidad metalúrgica.

ECONOMÍA DE LA RECUPERACIÓN GRAVITACIONAL

Sin lugar a dudas, la recuperación gravitacional se ha establecido firmementecomo complemento de las operaciones tanto de flotación como de cianuración, a pesar deque un buen porcentaje del oro recuperado por gravedad seria recuperado en ausenciadel circuito gravitacional por alguna de las subsecuentes etapas de flotación ocianuración. Esto implica que la justificación económica de la instalación de un circuitogravitacional esta basada en una ganancia marginal proveniente de:

• Un mejor pago del oro recuperado en el concentrado gravimetrico(normalmente mientras el oro en un concentrado de flotación es pagado en un

94%, en un concentrado gravimetrico es pagado en un 99%)

• Un aumento en la recuperación total de la planta entre 1 y 3%

La evaluación de la contribución económica del circuito gravitacional es unejercicio complicado para cualquier mena. El mayor impacto ha sido observado cuando elFactor ORG es alto y esta constituido principalmente por oro grueso. Y el menor impactoha de ser esperado en circuitos de cianuración con tiempos de residencia largos y conuna química de reacción optimizada y bien controlada, a un tamaño de molienda muy finoy con una mena baja en sulfuros.

Una tendencia poco satisfactoria pero muy común en la industria es tratar de

recuperar ORG a partir de las colas finales, con la expectativa de lograr un beneficiocuantificable. Sin embargo, esta táctica rara vez permite observar beneficios, dado que enlas colas finales el oro es predominantemente ultra fino o laminado, lo que dificulta surecuperación por métodos gravimetricos. Igualmente insatisfactorio resulta esperar hastadespués de la puesta en marcha para adicionar el circuito gravitacional, pues de estamanera se corre el riesgo de crear un indeseado inventario de oro en el circuito ademásde que con frecuencia se presentan serias dificultades en la adición que llevan a unainstalación de pobres especificaciones.

CONCLUSIÓN

Este articulo espera haber transmitido la importancia de racionalizar los costos decapital y operativos ligados a la recuperación gravitacional de oro. Para ello han sidopresentadas herramientas disponibles para la cuantificación y caracterización del ororecuperable por gravimetría así como los modelos matemáticos desarrollados parapredecir el impacto económico de la instalación de un circuito gravimetrico dentro de uncircuito de molienda.

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BIBLIOGRAFÍA

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