dimesionamiento planta concentradora

Departamento de Ingeniera en Minas Facultad de Ingeniera

Universidad de Santiago

Curso: Evaluacin de Procesos Mineralrgicos

Dimensionamiento Planta Concentradora de Sulfuros de Cobre

Hernn Vives Navarro

Octubre 2014

Evaluacin de Procesos Mineralrgicos

Factores y parmetros de diseo para dimensionar equipos de procesos.

Metodologa para el dimensionamiento (algunos ejemplos).

Factores tcnicos o indicadores claves para el desempeo del negocio minero (KPI).

Objetivos


Alcance


Alcance

Divisin Andina


Circuito Molienda SAG Chancador Primario

Molino SAG

Chancado de Pebbles

Harnero

Molino de Bolas

Hidrocicln

Circuito Molienda Unitaria Chancador Secundario - Terciario.

Balance de Masa

Circuito de Flotacin Balance de finos

Dimensionamiento de Celdas de Flotacin

Espesador de Concentrado/Relave

Filtro

Contenidos


Circuito Molienda SAG

Molino de Bolas

Chancador Primario

SAG Flotacin

Molienda SAG


Circuito Molienda SAG


Chancador Primario

Tamao (mm)

Grfico de Distribucin Granulomtrica Material ROM


Chancador Primario

Chancador de Mandbula Chancador Giratorio


Chancador Primario


Chancador Primario

Chancador de Mandbula


Chancador Primario

Metodologa de seleccin de Chancador Giratorio (Manual Metso)


Chancador Primario

Metodologa de seleccin de Chancador Giratorio

DESCRIPCIN Valor Unidad

Tonelaje medio 100000 tpd

Porcentaje de Utilizacin 70 %

Horas por da 24 h

Capacidad de tratamiento 5952 t/h

Setting de Operacin (OSS) 7 pulgada

Modelo de chancador 60x110 pulgada

Capacidad Catlogo Chancador 5575 t/h

CORRECCIN POR FINOS Valor Unidad

1/2 OSS 3.5 Pulgadas

1/2 OSS 88.9 mm

Pasante acumulado de finos 37.2 %

Flujo de finos 2214 t/h

Flujo de chancado efectivo 3738

DIMENSIONAMIENTO CHANCADOR Valor Unidad

N de Chancadores requeridos 0.7 Unidades

N de Chancadores a instalar 1.0 Unidades

750 KW

1000 HP

Tolva de descarga 1.5 camiones

Potencia de Chancador


Chancador Primario

Granulometra ROM

Pasante

Pulgadas mm %

16.00 406.4 93.0

10.00 254.0 65.0

8.00 203.2 53.1

7.00 177.8 50.0

6.00 152.4 46.7

5.00 127.0 43.0

4.00 101.6 39.2

3.50 88.9 37.2

3.00 76.2 35.0

2.00 50.8 31.0

1.50 38.1 28.0

1.25 31.8 27.0

1.00 25.4 25.5

0.75 19.1 24.5

0.50 12.7 23.8

0.25 6.4 20.0

194808

Tamao

F80 (micrones)


Tamao (mm)

Chancador Primario

Grfico de Distribucin Granulomtrica Producto Chancador Giratorio


Chancador Primario

Metodologa de seleccin de Chancador de Mandbula (Manual Metso)


Acopio de Mineral Grueso

SISTEMA CHANCADO - STOCKPILE



Stockpile de MMH, en etapa de llenado


Chancador Primario

SISTEMA CHANCADO - STOCKPILE


Molino SAG

Video


Molino SAG


Molino SAG

Accionamiento sin engranajes para molinos (Gearless Mill Drive)

Accionamiento con engranajes para molinos (pin corona)


De acuerdo a lo que se plantea en el libro Diseo y Simulacin de Circuitos de Molienda y Clasificacin, el mtodo de diseo de molinos de Bond no es satisfactorio para molinos SAG, debido a que est basado en informacin emprica de molinos de bolas y barras en los que la razn dimetro/largo es muy diferente y en los que la accin de fractura y la potencia son controladas solamente por la carga de los medios de molienda.

El mtodo que se usa actualmente para disear estos molinos requiere un

nmero extenso de experiencias en un molino piloto de geometra similar a la del molino requerido.

En forma adicional, el conocimiento del proceso de fractura en un molino

SAG permitira un mejor enfoque de los problemas asociados al diseo y operacin del molino, especialmente en relacin a los procedimientos de control necesarios para dar una operacin estable.

Molino SAG


Grfico de Distribucin Granulomtrica Entrada Molienda SAG

Molino SAG

Tamao (mm)

Grfico de Distribucin Granulomtrica ROM

Tamao (mm)


Donde:

Pgross: consumo bruto de potencia del molino (Kw) : eficiencia de energa y potencia de transmisin (/1) D: dimetro interior del molino (pies)

L: largo interior del molino (pies) Nc: velocidad de rotacin como fraccin de la velocidad crtica (/1), Ncrit = 76.6/D

0.5 ap: densidad aparente del mineral (t/m3) J: nivel aparente de llenado, /1 , incluyendo espacios intersticiales

: ngulo de levante del centro de gravedad de la carga respecto a la vertical (35 a 40)

Potencia Neta Molino SAG

Para determinar el requerimiento de potencia de un molino SAG, se utiliza, entre otras, una ecuacin que correlaciona las dimensiones y condiciones de operacin (modelo simple de Hogg y Fuerstenau).

senJND

LDPP apcgrossnet **)065.11(*****238.0*

25.3

Molino SAG


Moly-Cop Tools TM

Remarks Example : 40'f x 26' SAG Mill.

Mill

Power, kW

Mill Dimensions and Operating Conditions 14978 Balls

Diameter Length Mill Speed Charge Balls Interstitial Lift 3350 Rocks

ft ft % Critical Filling,% Filling,% Slurry Filling,% Angle, () 1994 Slurry

39.00 26.00 78.00 30.00 18.00 50.00 35.00 20322 Net Total

rpm 9.57 5.00 % Losses

21391 Gross Total

% Solids in the Mill 75.00 Charge Apparent

Ore Density, ton/m3 2.60 Volume, Ball Osize Interstitial Density

Slurry Density, ton/m3 1.86 m3 Charge Rocks Slurry ton/m3

Balls Density, ton/m3 7.75 264.37 737.59 164.97 98.19 3.785

Mill Charge Weight, tons

SAG MILL POWER ESTIMATION

Hogg & Fuerstenau Model

Molino SAG


Molino SAG

Grfico de Distribucin Granulomtrica Descarga SAG


Chancado de Pebbles

Dimensionamiento

Carga circulante pebbles (por ejemplo: 15% a 30%).

Se dimensiona considerando el tonelaje de la carga circulante.

En la practica se agrega un equipo stand-by, para operar molienda y chancado en forma continua (disponibilidad de chancado < disponibilidad de molienda).


Benchmarking SAG

FAENA Cant. Tipo Tamao (pie) Potencia (HP)Tratamiento

(tpd)

CEE

(Kwh/tph)Cant. Tamao (pie) Potencia (HP)

Wi

(Kwh/tcorta)

Razn de

Potencia

(Bolas SAG)

Cant. Tipo Tamao (pie) Potencia (HP)Tipo de

Circuito

TENIENTE 1 Gear-Less 36x15 15,000 2 18x28 2x6.000 16.9-18.5 0.80 4 H8000 4x800 SABC-B

TENIENTE(ACB) 1 Gear-Less 38x20 26,000 2 24x36 2x15.000 16.9-18.6 1.15

PELAMBRES 2 Gear-Less 36x17,5 2x17.000 4 21x33,5 4x9.500 11 1.12 1 MP800 800 SABC-A

PELAMBRES(Proyecto) 11

LOS BRONCES 1 Pin 28x14 7,000 1 18,7x28 6,500 11.9-15.9 0.93 3 Cabeza Corta 7 3x350 SABC-A

1 Pin 34x17 14,500 1 18,7x28 6,500 11.9-15.10 0.60

Pin 24,5x35 14,500 11.9-15.11 1.28

ESCONDIDA Fase 0 2 Pin 28x14 2x5.500 35,000 5.17 2 18x24,5 2x5.500 11.2-14.7 1.00 1 Cabeza Corta 7 400 SABC-A

ESCONDIDA Fase 1 2(Existente) 44,000 4.11 1(Nuevo) 18x24,5 3x5.500 11.2-14.8 1.50

ESCONDIDA Fase 2 2(Existente) 56,000 3.23 1(Nuevo) 18x24,5 4x5.500 11.2-14.9 2.00

ESCONDIDA Fase 3 1(Nuevo) Pin 36x17,5 18,000 3.23 2(Nuevo) 2(20x33) 2x9.000 11.2-14.10 1.00

ESCONDIDA Fase3,5 3(Existente) 74,000 3.89 1(Nuevo) 1(24x34,5) 1x14.400 11.2-14.11 1.80

ESCONDIDA Fase 4 1(Nuevo) Gear-Less 38x20 26,000 110,000 3.89 3(Nuevo) 24x36 3x18000 11.2-14.12 2.08 ? ? ? ? ?

COLLAHUASI(Expansin) 2 Pin 32x15 2x11.000 2 22x35 2x13.000 10-14 1.18 2 MP800 2X800 SABC-A

COLLAHUASI 1 Gear-Less 40x22 28,000 2 26x38 2X20.000 10-14 1.43

CHUQUICAMATA(A2) 2 Gear-Less 32x15 2x11.000 58,000 6.24 4 18x26 4x5.000 1.07 2 MP800 2x800 SABC-A

CHUQUICAMATA(Integrado) 78,000 4.64 2 2x1.750

CANDELARIA 2 Gear-Less 36x15 2x16.000 4 20x30 4x7.500 0.94 3 Cabeza Corta 7 3x350 ?

ANDINA 1 Gear-Less 36x15 16,000 37,000 7.12 2 20x30,5 2x7.500 0.94 2 Cabeza Corta 7 2x400 MIXTO

ANDINA PDA Fase I 1(Existente) Gear-Less 36x15 16,000 47,000 5.60 1(Nuevo) 24x34 10,000 1.56 2 Cabeza Corta 7 3x400 MIXTO

MOLIENDA SAG MOLIENDA SECUNDARIA (BOLAS) CHANCADO DE PEBBLES


Harnero

Dimensionamiento

El valor de descarga del SAG corresponde al tonelaje instantneo del proceso ms la carga circulante del chancador de pebbles (p.e: 30%).

La carga de alimentacin del harnero, se obtiene del sobretamao del trommel (por ejemplo: si el bajo tamao trommel es 40%, este valor corresponde a 60%).

En la practica se agregan equipos stand-by (por ejemplo el doble de lo estimado).

Imagen: Trommel


Circuito Molienda SAG - Bolas


Molino de Bolas

La Tercera Ley de la Conminucin (Bond, 1952): La energa consumida para reducir el tamao de 80% de un material, es inversamente proporcional a la raz cuadrada del tamao 80% ; siendo este ltimo igual a la abertura del tamiz (en micrones) que

deja pasar el 80% en peso de las partculas. Es decir:

Donde: EB: consumo de energa especifica (kwh/tc). KB: parmetro de Bond dp: tamao 80% pasante del producto (um) df: tamao 80% pasante de la alimentacin (um)

)11

(*fp

BBdd

KE


Bond defini el parmetro KB en funcin del WI (kwh/tc) , que corresponde a la energa necesaria para reducir el tamao de una partcula de mineral desde infinito (df=) hasta dp=100 um (67% -200 mallas). Cada mineral tiene una energa distinta

(se reconoce como dureza del mineral).

Donde: KB: parmetro de Bond=10*Wi

)11

(*108080 FP

WW I

Molino de Bolas


Para calcular la potencia elctrica requerida a la entrada del motor, se utiliza la siguiente relacin:

: corresponde al factor de eficiencia del motor (prdidas elctricas y mecnicas).

m

e

PP

Para determinar la potencia mecnica neta demandada por el molino (kw), y de esta forma el tamao requerido de equipo, se utiliza la siguiente relacin:

Cp: capacidad de tratamiento por hora del molino (tcph)

pm CWP *

Molino de Bolas


Para un molino de bolas, el consumo de potencia elctrica requerida a la entrada del motor se obtiene con la siguiente ecuacin:

Donde: Pe: potencia elctrica requerida a la entrada del motor (HP). D: dimetro interno del molino (pies). L: Longitud interna del molino (pies). %Vp: porcentaje del volumen interno del molino cargado con bolas. %Cs: porcentaje de la velocidad crtica. KB: constante de proporcionalidad (valor que depende del tipo de molino seleccionado) KB=4,365 E-5.

D

LCVDKP SPBe *)(%*)(%*)(*

505.1461.05,3

Molino de Bolas


Molino de Bolas

Moly-Cop Tools TM

GRINDING TASK :

Ore Work Index, kWh/ton (metric) 13,6 Specific Energy, kWh/ton 7,42

Feed Size, F80, microns 5000 Net Power Requirement, kW 16439

Product Size, P80, microns 212 Number of Mills for the Task 2

Design Throughput, ton/hr 2216 Net kW / Mill 8219

MILL DESIGN PARAMETERS AND OPERATING CONDITIONS : Power, kW

6499 Balls

Diameter Length Mill Speed Charge Balls Interstitial Lift 692 Overfilling


22,00 35,00 74,00 38,00 30,00 100,00 34,00 8229 Net Total

L/D rpm 5,0 % Losses

1,59 12,09 8662 Gross Total

% Solids in the Mill 75,00 ChargeMill Charge Weight, tons Apparent

Ore Density, ton/m3 2,60 Volume, Ball Slurry Density

Slurry Density, ton/m3 1,86 m3 Charge Interstitial above Balls ton/m3

Balls Density, ton/m3 7,75 143,45 526,63 84,13 56,09 4,648

BOND'S LAW APPLICATION

Conventional Ball Mill Sizing


Molino de Bolas

Para obtener las dimensiones del molino de bolas se requiere calcular lo siguiente: CEE, a travs de la frmula de Bond. Con el CEE y el valor de tonelaje de la alimentacin fresca se calcula la potencia total

requerida para conseguir el P80. Por cada Molino SAG se requieren dos Molinos de Bolas, idealmente. Para conocer la potencia por molino, se divide la potencia total por dos molinos. Se busca un equipo disponible en el mercado para hacer la prueba en el Moly-Cop Tools

(MT). Despus de ejecutar las simulaciones, con la informacin de los parmetros (p.e: Velocidad crtica, % de descarga molino, llenado de bolas), se determina el molino que mejor se adapta para cubrir los requerimientos de potencia del proyecto u operacin.

Este mismo procedimiento se ejecuta para dimensionar el molino SAG, esta vez con el CEE el test de Starkey y la alimentacin fresca (tph). Como resultado se obtiene una potencia neta, la cual se compara con la del programa de MT.


Molino de Bolas

Moly-Cop Tools TM

GRINDING TASK :

Ore Work Index, kWh/ton (metric) 13,6 Specific Energy, kWh/ton 7,42

Feed Size, F80, microns 5000 Net Power Requirement, kW 16439

Product Size, P80, microns 212 Number of Mills for the Task 2

Design Throughput, ton/hr 2216 Net kW / Mill 8219

MILL DESIGN PARAMETERS AND OPERATING CONDITIONS : Power, kW

6499 Balls

Diameter Length Mill Speed Charge Balls Interstitial Lift 692 Overfilling


22,00 35,00 74,00 38,00 30,00 100,00 34,00 8229 Net Total

L/D rpm 5,0 % Losses

1,59 12,09 8662 Gross Total

% Solids in the Mill 75,00 ChargeMill Charge Weight, tons Apparent

Ore Density, ton/m3 2,60 Volume, Ball Slurry Density

Slurry Density, ton/m3 1,86 m3 Charge Interstitial above Balls ton/m3

Balls Density, ton/m3 7,75 143,45 526,63 84,13 56,09 4,648

BOND'S LAW APPLICATION

Conventional Ball Mill Sizing

Cuando la potencia neta por equipo que entrega MT es muy parecida a la potencia neta calculado por Bond (8219 kW y 8229 kW) el anlisis queda concluido.

A la potencia neta se le incorporarn las prdidas, obteniendo la potencia bruta. De esa forma, se determina la potencia por equipo.


Diagrama Balance SABC-A

Alimentacin Total = Alim. Fresca + Pebbles

Descarga Trommel = 40% * Alim. Total

Alim. Harnero= 60% * Alim. Total

Alim. Pebbles = 30% * Alim. Fresca

Alim. Pebbles

Descarga Har.= Alim. Har Alim. Pebbles

Alim. HC=Alim. Fresca*(1+C.C%)

Rebose HC=Alim. Fresca

Descarga HC=Descarga Molinos= Alim. HC-Rebose HC


Hidrocicln

55%

32%

75%

75%



Molino SAG

Chancado de Pebbles

Harnero

Molino de Bolas

Hidrocicln


Balance de Masa




Filtro

Contenidos


Circuito Molienda Unitaria

Chancador Secundario

Chancador Terciario

Molino de Bolas

Chancador Primario

Flotacin

Molienda Unitaria


140 KTPD

Mineral CHS

70 KTPD

Molienda

Unitaria

Flotacin

70 KTPD

Molienda

Unitaria

Flotacin Chancado 2 / 3

70 KTPD

70 KTPD

Circuito Molienda Unitaria


Chancador Secundario - Terciario

Chancador de Cono (Metso)



Metodologa de seleccin de Chancador de Cono (Manual Metso)


Balance Sistema de Chancado


Balance Sistema de Chancado

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Unidad

Al imentacin

Chancado

Primario

Producto

Chancado

Primario

Al imentacin

Harnero

Secundario

Coleccin

Producto

Secundario

Bajo Tamao

Harnero

Secundario

Al imentacin

Chancador

Secundario

Producto

Chancador

Secundario

Al imentacin

Harnero

Terciario

Al imentacin

Chancador

Terciario

Bajo Tamao

Harnero

Terciario

Producto

Chancador

Terciario

Slidos Secos t/h 3208 3208 1604 1604 740 864 864 802 478 324 478

Flujo m3/h

Agua Total m3/h

Slidos Peso, Humedo t/h 3290 3290 1645 1645 759 887 887 823 491 332 491

Slidos Secos t/h 4278 4278 2139 2139 986 1153 1153 1069 638 432 638

Flujo m3/h

Agua Total m3/h


Slidos Secos t/h 4919 4919 2460 2460 1134 1326 1326 1230 734 496 734

Flujo m3/h

Agua Total m3/h


Densidad t/m3 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7

Humeda, Base Seca % 2.55% 2.55% 2.55% 2.55% 2.55% 2.55% 2.55% 2.55% 2.55% 2.55% 2.55%

Factor de Diseo % 15% 15% 15% 15% 15% 15% 15% 15% 15% 15% 15%

Disponibilidad % 75% 75% 75% 75% 75% 75% 75% 75% 75% 75% 75%

Otros

Descripcin

Nmero de Flujo

Nominal

Instantneo

Diseo



Molino SAG

Chancado de Pebbles

Harnero

Molino de Bolas

Hidrocicln


Balance de Masa




Filtro

Contenidos


Circuito de Flotacin

85 m3 x 3 celdas

Flotacin Primaria

Flotacin 1 Limpieza

Flotacin 2 Limpieza

Flotacin 1er Barrido Flotacin 2do Barrido

Producto Molienda

Espesamiento

Relaves

Espesamiento

y Filtrado Concentrado

Remolienda

Molinos Verticales



Balance de Finos (slidos)

Tph Ley (%) Fino (tph Cu) Tph Ley (%) Fino (tph Cu) Tph Ley (%) Fino (tph Cu)

Primaria 2216 1,10% 24,38 458 5,0% 22,92 1758 0,08% 1,46 94,0%

1 Limpieza 689 6,8% 46,70 185 22,0% 40,63 504 1,20% 6,07 87,0%

2 Limpieza 185 22,0% 40,63 63,8 35,0% 22,34 121 15,13% 18,28 55,0%

Global Limpieza 458 5,0% 22,92 63,8 35,0% 22,34 394 0,15% 0,57 97,5%

1 Barrido 504 1,2% 6,07 52 7,0% 3,64 452 0,54% 2,43 60,0%

2 Barrido 452 0,5% 2,43 58 3,2% 1,86 394 0,15% 0,57 76,4%

Global Barrido 504 1,2% 6,07 110 5,0% 5,50 394 0,15% 0,57 90,6%

Global 2216 1,10% 24,38 63,8 35% 22,34 2152 0,09% 2,04 91,65%

Recuperacin (%)Relave

Balance FinosAlimentacin Concentrado



Balance de Finos


Dimensionamiento de Celdas





Seleccionar tamao de celda (ejemplo catlogo Metso).

Tiempo de residencia ptimo de flotacin (rougher, cleaner y scanvenger). Parmetros de pruebas.

Volumen til o efectivo de la celda. En este caso, al volumen efectivo informado se le debe restar el volumen de aire (holdup de gas). Ejemplo celda de 300 m3 = 270 m3.

Clculo de caudal circuito (m3/min).

Donde: Qp: flujo volumtrico de pulpa (m3/min) Gs: tratamiento de planta por da (ton) s: densidad del mineral (ton/m3) Cp: porcentaje de slido (%)

)1(* PP

S

S

SLSP C

C

GGQQQ




Volumen total del tipo de circuito (Caudal circuito * el tiempo de residencia).

Elegir el tamao que entrega un nmero de celdas igual o superior a 4 unidades por banco, esto para evitar prdidas de recuperacin por cortocircuitos. Usualmente se utilizan en torno a 9 celdas por banco.

Nmero de bancos y celdas para el circuito.


Dimensionamiento de Remolienda


Alim. Fresca de Conc

Alim. a Remolienda=Alim. HC-Alim. Fresca de Conc.

Alim. a HC=Alim. Fresca de Conc*(1+C.C%)

Alim. Fresca de Conc

Alim. a Remolienda

Balance de Finos Remolienda



Molino SAG

Chancado de Pebbles

Harnero

Molino de Bolas

Hidrocicln


Balance de Masa




Filtro

Contenidos


Dimensionamiento

Espesador de Concentrado/Relaves

Una vez obtenido el tonelaje de concentrado por da en el balance, usando el rea unitaria (p.e: 0,5 m2/tpd para concentrado y 0,2 m2/tpd para relave), se calcula el rea requerida (m2).

Se selecciona un espesador por catlogo y se determina el rea del espesador (usando el rea de una circunferencia).

Relaves/Concentrado

A Sist. Agua

Recuperada Espesador


Dimensionamiento Espesador de Concentrado



Dimensionamiento Espesador de Relaves


Bases de Clculo Valor Unidad

Alimentacin de Relaves 197340,3 tpd

Factor de Diseo 1,0 /1

Alimentacin de Diseo 197340,3 tpd

rea Unitaria 0,2 m2/tpd

rea requerida 39468 m2

Dimensionamiento Valor Unidad

Dimetro Espesador 128 m

rea por espesador 12868 m2

N de Espesadores 3,1 Unidad

N de Espesadores 4 Unidad



Molino SAG

Chancado de Pebbles

Harnero

Molino de Bolas

Hidrocicln


Balance de Masa




Filtro

Contenidos


Filtro

Bases de Clculo Valor Unidad

Alimentacin Concentrado 2606,5 tpd

Factor de Diseo 1,0 /1

UE 80%

Alimentacin de Diseo 135,8 tph

Tasa de Filtrado 450 kg/m2*h

rea Requerida 301,7 m2

Dimensionamiento Valor Unidad

rea por Filtro 144,0 m2/filtro

N de Filtros 2,1 Unidad

N de Filtros 3,0 Unidad


Filtro

Video


Filtro

Departamento de Ingeniera en Minas Facultad de Ingeniera

Universidad de Santiago

Curso: Evaluacin de Procesos Mineralrgicos

Dimensionamiento Planta Concentradora de Sulfuros de Cobre

Hernn Vives Navarro

Octubre 2014

dimesionamiento planta concentradora

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