t4-ftapia

Diplomado en Fluidodinámica Aplicada a la Minería 2013JRCap

TAREA No4MÓDULO IV

Fernando Tapia [email protected]

23 de septiembre de 2013

Pregunta No 1Una planta concentradora procesa actualmente 100.000 t/d de mineral, con una razón relave/mineral

de 98%. Se desea aumentar su tratamiento a 120.000 t/d, por lo cual se requiere:

a) Verificar la capacidad del espesador de concentrado.

b) Verificar la capacidad de filtrado, ¿es necesario instalar un filtro adicional?

c) Realizar el balance de masa según Tabla adjunta.

Tabla 1: Datos Problema No1

Datos Unidad Valor

BALANCE

Tratamiento Nominal Planta Concentradora t/d 120000

Razón Relave/Mineral 98%

Factor de Diseño 20%

Utilización Espesamiento 98%

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1

Tabla 1 – De la página anterior.

Datos Unidad Valor

Utilización Filtrado 80%

Horas/Día 24

Densidad Sólido t/m3 4.2

Densidad del Líquido t/m3 1

Concentración de Sólidos

Alimentación Espesador 30%

Descarga Espesador 60%

Producto Filtrado 90%

ESPESAMIENTO

Velocidad de Sedimentación m/h 0.2

No Espesadores de Concentrado 1

Diámetro Espesador de Concentrado m 40

Considerar rebose de espesador son sólidos en suspensión

FILTRADO

No de Filtros existentes 3

Tipo de Filtro Placas Horizontales

No de placas por Filtro Existente 18

Área de Filtrado Total por Filtro m2 108

Ciclo de Filtrado

Alimenttación min 1.5

Primer Prensado min 1

Lavado de Concentrado min 1.5

Segundo Prensado min 1

Soplado min 2

Descarga de Queque min 2

Lavado de Telas min 1

Factor de volumen útil placas 0.85

Espesor de queque mm 60

Humedad de queque 10%

Densidad de queque t/m3 3.1

2

Figura 1: Diagrama de procesos Pregunta No1.

RespuestaNomenclatura

ρl Densidad del líquido [t/m3].

A Área espesador [m2].

AFD Área de filtrado disponible [m2].

AQP Área de queque por placa [m2].

Au Área unitaria [m/t/h].

Cp Concentración en peso.

D Diámetro espesador [m2].

DQ Densidad del queue [t/m3].

F Capacidad disponible espesador [tph].

3

F* Capacidad nominal del espesador [t/d].

FD Factor de diseño.

FE Flujo alimentación espesador [tph].

NF Número de filtros.

PR Número de placas requeridas.

QH Tonelaje del queque húmedo [t].

RRM Razón relave/mineral.

TD Tonelaje de diseño [tms/hr].

TDC Tonelaje de diseño por ciclo[tms/ciclo].

TN Tratamiento nominal [tph].

TNPC Tratamiento nominal planta concentradora [t/d].

UE Utilización espesamiento.

UF Utilización filtro.

V Velocidad de decantación [m/h].

VQP Volúmen de queque por placa [m3].

VQR Volumen queque requerido [m3].

Capacidad del espesador de concentrado

Para determinar si el espesador tiene capacidad disponible para procesar el caudal de concen-

trado que recibe, se evalúa la Ecuación (1).

F =A

Au(1)

F =π·D2

4

1ρl·V

(1

Cpa− 1

Cpd

)F =

π·4024

11·0,2

(10,3 −

10,6

)F = 150,80 [t/h] (2)

4

Luego, la capacidad nominal del espesador está dada por la Ecuación (3).

F ∗ =F

UE=

150,80

0,98(3)

=⇒ F ∗ = 153,87 [t/h] (4)

Por otro lado, la cantidad de concentrado que alimenta al espesador, está dada por la siguiente

expresión:

FE =TNPC · (1−RRM)

UE

⇐⇒ FE =120000 · (1− 0,98)

24 · 0,98=⇒ FE = 102,04 [tph] (5)

Dado que FE < F ∗, se concluye que el espesador tiene capacidad disponible para procesar

todo el material del proceso.

Capacidad de filtrado

Lo primero, es calcular el tonelaje de diseño a filtrar:

TD =TN · FDUF

⇐⇒ TD =TNPC·(1−RRM)

UF · FDUF

⇐⇒ TD =

120000·(1−0,98)24·0,80 · 1,20

0,80

=⇒ TD = 187,50 [tms/hr] (6)

Luego, es necesario calcular el tonelaje de diseño por ciclo:

TDC =TD ·

∑7i=1Cicloi60

⇐⇒ TDC =187,50 · (1,5 + 1 + 1,5 + 1 + 2 + 2 + 1)

60=⇒ TDC = 31,25 [tms/ciclo] (7)

Ahora, es necesario conocer cuál es el volumen de filtrado requerido por ciclo, el cual se calcula

de la siguiente manera:

V QR =QH

DQ

VQR =TDC/Cpqueque

DQ

⇐⇒ V QR =31,25/(1− 0,1)

3,1

=⇒ V QR = 11,20 [m3] (8)

5

El número de placas requeridas está dado por la siguiente expresión:

PR =V QR

V QP

⇐⇒ PR =11,20

(108/18)

=⇒ PR = 31,11 ≈ 32 [un] (9)

Por lo tanto, el área de filtrado disponible es:

AFD = PR ·AQP

⇐⇒ AFD = 32 · 10818

=⇒ AFD = 186,68 [m2] (10)

Finalmente, el número de filtros que necesita la planta para procesar el cocentrado está dado

por la siguiente expresión:

NF =AFD

108=⇒ NF = 1,73 ≈ 2 [un] (11)

Dado que NF es menor a la cantidad de filtros que tiene la planta, entonces se concluye que

la planta de filtros tiene capacidad disponible.

6

Balance de masa

ITEM UNIDAD 1 2 3 4 5 6 7

Tratamiento horario nominal

Flujo de Sólidos tph 102.04 102.04 - 125 41.67 41.67 -

Flujo de Agua m3/h 238.1 68.03 170.07 83.33 27.78 4.63 69.44

Flujo de Pulpa tph 340.14 170.07 - 208.33 69.44 46.3 -

Caudal de Pulpa m3/h 262.39 92.32 - 113.1 37.7 14.55 -

Densidad Sólido t/m3 4.2 4.2 - 4.2 4.2 4.2 -

% de Sólidos, Cp 0.3 0.6 - 0.6 0.6 0.9 -

Densidad de Pulpa t/m3 1.3 1.84 - 1.84 1.84 3.18 -

Tratamiento horario máximo

Flujo de Sólidos tph 122.45 122.45 - 150 50 50 -

Flujo de Agua m3/h 285.71 81.63 204.08 100 33.33 5.56 83.33

Flujo de Pulpa tph 408.16 204.08 - 250 83.33 55.56 -



% de Sólidos, Cp 0.3 0.6 - 0.6 0.6 0.9 -


Tratamiento horario mínimo

Flujo de Sólidos tph 81.63 81.63 - 100 33.33 33.33 -

Flujo de Agua m3/h 190.48 54.42 136.05 66.67 22.22 3.7 55.56

Flujo de Pulpa tph 272.11 136.05 - 166.67 55.56 37.04 -



% de Sólidos, Cp 0.3 0.6 - 0.6 0.6 0.9 -


Tabla 2: Balance de masas Problema N◦1.

7

Pregunta No 2Un tranque de relaves de mineral de Cu construye su muro mediante la clasificación del relave fresco

proveniente de la Planta Concentradora.

La producción de relaves alcanza las 5.000 tph, de las cuales se clasifica un 40% y el resto va direc-

tamente a la cubeta del tranque, tal como se muestra en la Figura 2. Realizar el balance de masas

y determinar la producción de arenas.

Además se requiere determinar el porcentaje de relave fresco que se debe clasificar para así obtener

400.000 m3/mes de arena ya que debido a una falla de diseño del tranque la laguna está creciendo

más rápido que el muro, y determinar si es posible producir estos niveles de arena con la misma

cantidad de hidrocilones instalados, analizando si es necesario por ejemplo cambiar de diámetro de

hidrociclones o agregar una nueva batería, etc.

Figura 2: Diagrama de procesos Pregunta No2.

8

Tabla 3: Datos Problema No2

Datos Unidad Valor

Producción relave tph 5000

Relave clasificado 0.4

Arena destinada al muro m3/mes 400000

Densidad arena destinada al muro t/m3 1.8

Cp relave 0.55

Cp alimentación hidrociclón 0.36

Cp descarga hidrociclón 0.68

ρs t/m3 2.6

Pasante acumulado -200#

Alimentación 47.65

Rebose (overflow) 68.41

Descarga (underflow) 14.93

Diámetro hidrociclones Considerar D26

Cantidad hidrociclones 12

Presión psi 12

Horas/Día 24

Días/Mes 30

Factor de Diseño 0.2

9

RespuestaBalance de masas, escenario clasificación del relave de 40%


Tratamiento horario actual

Flujo de Sólidos tph 5000 3000 2000 2000 - 776 1224

Flujo de Agua m3/h 4091 2454 1636 3556 1919 365 3190

Flujo de Pulpa tph 9091 5455 3636 5556 - 1142 4414

Caudal de Pulpa m3/h 6014 3608 2406 4325 - 664 3661

Densidad Sólido t/m3 2.6 2.6 2.6 2.6 - 2.6 2.6

% de Sólidos, Cp 0.55 0.55 0.55 0.36 - 0.68 0.28

Densidad de Pulpa t/m3 1.51 1.51 1.51 1.29 - 1.72 1.21

Flujo de arenas colocadas en el muro m3/mes 310546

Tabla 4: Balance de masas Problema N◦2, para el caso con 40% del relave clasificado.

Porcentaje relave fresco a clasificar para obtener 400000 [m3/mes] de arena

Para realizar esto, es necesario llevar los 400000 [m3/mes] de arena, a [tph]. Luego

400000 [m3/mes] =400000 [m3/mes] · 1,8 [t/m3]

30 [das/mes] · 24 [horas/da]

=⇒ 400000 [m3/mes] = 1000 [tph] (12)

Por otro lado, la relación arenas/lama de los hidrociclones se calcula como

RAL =a− rd− r

RAL =47,65− 68,41

14,93− 68,41

=⇒ RAL = 38,82% (13)

Pero

RAL

1=

Arenas

Alimentacin(14)

10

Luego

Alimentacin =Arenas

RAL

=⇒ Alimentacin =1000

0,3882

=⇒ Alimentacin = 2576 [tph] (15)

Entonces, el porcentaje de relave fresco que se debe clasificar es

% =2576

5000=⇒ % = 51, 52% (16)


Tratamiento horario actual

Flujo de Sólidos tph 5000 2424 2576 2576 - 1000 1576

Flujo de Agua m3/h 4091 1983 2108 4580 2472 471 4109

Flujo de Pulpa tph 9091 4407 4684 7156 - 1471 5685

Caudal de Pulpa m3/h 6014 2915 3099 5571 - 855 4715

Densidad Sólido t/m3 2.6 2.6 2.6 2.6 - 2.6 2.6

% de Sólidos, Cp 0.55 0.55 0.55 0.36 - 0.68 0.28

Densidad de Pulpa t/m3 1.51 1.51 1.51 1.28 - 1.72 1.21

Flujo de arenas colocadas en el muro m3/mes 400000

Tabla 5: Balance de masas Problema N◦2, para el caso 400000 [m3/mes] de arena al muro.

Para determinar si la batería de hidrociclones tiene capacidad disponible para procesar el

relave con que se le alimenta, basta con comparar el caudal de pulpa (4) que pasa por cada

hidrociclón, y comparar con la carta de rendimiento de los ciclones Krebs.

Por cada hidrociclón pasa un flujo de 557 [m3/hr]1, y con la presión de operación de estos

equipos (12 psi), se ingresa al carta de ciclones Krebs y se concluye que la cantidad de hidro-

ciclones es insuficientes. Es más, para el diámetro D-26 y una presión de 12 [psi], el máximo

caudal de pulpa que es capaz de procesar este equipo es de 500 [m3/hr] aproximadamente.

Recomendaciones:1Se ha considerado que de la batería de 12 hidrociclones, 2 están en stand-by.

11

1. Mantener el diámetro D-26, y utilizar dos (2) baterías de 9 hidrociclones cada una, con

siete (7) operando y dos (2) stand-by (ver Figura 3, punto de operación rojo).

2. Aumentar el tamaño de los hidrociclones a D-33, y utilizar una (1) batería de 10 hidro-

ciclones (ocho -8- operando, y dos -2- stand-by). Figura 3, punto de operación verde.

Figura 3: Cantidad y tipo de hidrociclones recomendados.

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