Revisin de Mtodos de

Dimensionamiento de una Planta

Concentradora de Sulfuros

de Cobre

JAVIERA SCHIFFERLY LISBOA

2 Enero 2014

2CONTEXTO

Participacin industria

minera en PIB chileno

Fuente: Chile y la minera: xitos y desafos compartidos,Consejo Minero

Fuente: Alberto Salas, Proyecciones e Impulso Competitivo, en base a Dipres

La proyeccin de la

inversin minera entre

2012-2020 contempla 104

mil millones de dlares, de

los cuales 80 mil millones

de dlares son para

minera de cobre

Fuente: Alberto Salas, Proyecciones e Impulso Competitivo, en base a Dipres

JUSTIFICACIN

3

Posterior al trabajo de diseo y seleccin de equipos

efectuado por ingenieros expertos, la unidad financiera es la

encargada de verificar los procesos de dimensionamiento,

pues el proyecto depende del costo de capital y de cmo se

desarrolla el proyecto a futuro. El dimensionamiento

condiciona el rendimiento de la planta y establece la

rentabilidad del proyecto.

JUSTIFICACIN

4

Actualmente no existe un documento gua pblico que sea de

fcil acceso y se encuentre disponible para estudiantes e

ingenieros no especialistas orientado al dimensionamiento y

seleccin de equipos en plantas concentradoras de minerales

sulfurados de cobre

Hernn Vives Navarro, Analista de Gestin Estratgica

OBJETIVOS

5

Objetivo General

Elaborar un documento que sintetice el estado del arte del

dimensionamiento de equipos en plantas concentradoras de sulfuros de

cobre.

Objetivos Especficos

- Analizar los antecedentes referidos al dimensionamiento de equipos

principales en plantas concentradoras de cobre.

- Identificar los parmetros requeridos para dimensionar una planta.

- Redactar una gua que contenga informacin homogenizada y reducida.

ALCANCE

6

Anlisis de plantas concentradoras de sulfuros de cobre queprocesan sobre 50 ktpd con un enfoque de un estudio de ingeniera

bsica.

Realizacin de dimensionamiento de circuito de molienda SAG.

Evaluacin cualitativa de cambios en la utilizacin efectiva de unaplanta.

Esquematizacin del procedimiento para dimensionar los equiposprincipales de una concentradora.

Obtencin de una sntesis de las variables de operacin relevantespara el funcionamiento de cada equipo.

ALCANCE

7

Los equipos incluidos en el estudio son:

triturador primario

triturador de cono

molino HPGR

molino SAG

molino de bolas

celda de flotacin

columna de flotacin

molino vertical de remolienda

espesador

filtro

batera de hidrociclones

harnero

8MTODOLOGA DE TRABAJO

Recopilacin de informacin

Sntesis de informacin por equipo

Desarrollo de gua de dimensionamiento

Identificacin de parmetros relevantes

Modelos tericos existentes

Informacin de proveedores

Estudios de proyectos realizados por empresas

consultoras

9Trituracin primaria

MTODOLOGA DE TRABAJO

Molienda SAG

Trituracin pebbles

Molienda bolas

Flotacin en celdas

Remolienda

Flotacin columnar

Espesamiento relave Espesamiento concentrado

Filtrado concentrado

PRESENTACIN DE INFORMACIN

10

0 1 2 3 4 5

Movimiento de Material Mtpa 31,5 45 45 45 45

Alimentacin a Planta Mtpa 12,6 18 18 18 18

Alimentacin a Planta

Cu % 1,18% 1,18% 1,18% 1,01% 0,98%

As ppm 240 280 300 290 260

% 0,024% 0,028% 0,030% 0,029% 0,026%

Ag ppm 3 2,8 2,8 2,8 2,8

S % 2% 2% 2% 2% 2%

Fe % 2% 2% 2% 2% 2%

Mo ppm 190 180 165 150 150

Au ppm 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

Cu % 92% 92% 92% 92% 92%

As % 75% 76% 77% 77% 75%

Ag % 73% 73% 73% 73% 73%

S % 43% 43% 43% 43% 43%

Fe % 33% 33% 33% 33% 33%

Mo % 68% 68% 68% 68% 68%

Au % 52% 52% 52% 52% 52%

Ley de Cu

Ley de Cu % 32% 33% 35% 35% 35%

Reservas Mineras Mtpa 300 287,4 269,4 251,4 233,4 215,4

Recuperacin Metalrgica

Flotacin

Concentrado de Cu

Leyes

PeriodoUnidadPlan de Produccin

Plan de produccin

Fuente: Elaboracin propia

11

Balance de masa

Descripcin Balance de Masa

Slidos Agua Pulpa Ley Cu t/h G.E % sol m/h t/h m/h t/h m/h t/m

Molienda SAG (SABC-A)

Alimentacin fresca molienda SAG 4433 2,6 97% 1705 137 137 4570 1842 2,5 1,6%

Alimentacin fresca por molino 2216 2,6 97% 852 69 69 2285 921 2,5 1,6%

PRESENTACIN DE INFORMACIN

12

Antecedentes Generales

PRESENTACIN DE INFORMACIN

ANTECEDENTES GENERALES

Reservas Mineras [Mt]

Alimentacin diaria a la planta [tpd]

Das de operacin al ao

Horas de operacin

Utilizacin efectiva por cada etapa [%]

CARACTERSTICAS MINERAL

Humedad del mineral [%]

Gravedad especfica del slido [t/m3]

Densidad bulk [t/m3]

ndice de trabajo promedio [kWh/t]

Distribucin granulomtrica ROM

13

Parmetros por Equipo

PRESENTACIN DE INFORMACIN

INFORMACIN REQUERIDA

DATO UNIDAD REFERENCIA COMENTARIOS

capacidad diaria

tratamientotpd criterio de diseo

Permite determinar el tamao del molino para

los requerimientos de tratamiento

utilizacin planta molienda

secundaria% criterio de diseo

Es una medida del tiempo que el circuito de

molienda fina est en operacin

horas operacin h/da criterio de diseoCorresponde a las horas al da que el equipo

se encuentra en operacin

tamao alimentacin F80 mpruebas

metalrgicas

Permite evaluar el mineral de alimentacin al

molino

tamao producto P80 mpruebas

metalrgicas

Indica el producto deseado para procesos

posteriores

ndice trabajo Wi kWh/tcpruebas

metalrgicas

El ndice de trabajo es una medida de la

dureza del mineral

caractersticas de

operacin

pruebas

metalrgicas

Tipo de operacin y circuito, alimentacin con

sobretamao

eficiencia motor %pruebas

metalrgicas

Se debe considerar la energa real del motor

que est siendo utilizada por el molino

condiciones de operacin criterio de diseo

Nivel llenado de bolas, velocidad crtica,

densidad aparente carga, nivel llenado de

carga total, ngulo de levante del molino.

potencia molino por

catlogokW proveedor

Se debe considerar previamente los molinos

disponibles en el mercado

14

MTODOS DE

DIMENSIONAMIENTO POR

PROCESO

15

Triturador primario

MTODOLOGA DE TRABAJO

16

TRITURADOR PRIMARIO

Identificacin de parmetros para dimensionamiento

Capacidad diaria

de tratamiento

Porcentaje de

utilizacin plantaHoras de

operacin/da

Capacidad de tratamiento catlogo

Factor de

fluctuacin

Distribucin granulomtrica ROM y O.S.S.

17

TRITURADOR PRIMARIO

Identificacin de parmetros para seleccin de triturador

Top size

alimentacin y F80

Humedad y

gravedad

especfica del

mineral

Distribucin

granulomtrica

ROM

Distribucin

granulomtrica

producto

Simulacin de

procesamiento del

triturador

O.S.S. de

triturador

18

Triturador primario

MTODOLOGA DE TRABAJO

Molino SAG

19

MOLINO SAG

Identificacin de parmetros para dimensionamiento y seleccin

Capacidad

diaria de

tratamiento

Porcentaje

de utilizacin

planta

Horas de

operacin/da

CEE

SAG

Factor de

seguridad

20

MOLINO SAG

Potencia molino

catlogo

Condiciones operacionales: nivel

llenado de bolas, velocidad crtica,

densidad aparente carga, nivel

llenado de carga total, ngulo de

levante del molino

Correlacin entre potencia

requerida por procesamiento de

mineral y requerimiento de

potencia dado por dimensiones

geomtricas y condiciones

operacionales

Eficiencia

motor

21

Triturador primario

MTODOLOGA DE TRABAJO

Molino SAG

Harnero

22

HARNERO

Malla

de corte

Factor

QnFactor M

Factor C:

factor

capacidad

Factor K

Identificacin de parmetros para dimensionamiento y seleccin

Capacidad

diaria de

tratamiento

Porcentaje de

utilizacin

planta

Horas de

operacin/

da

23

HARNERO

Factor C: factor capacidadFactor K: factor material pasante

propio de mitad de aberturaFactor M: factor material retenido Factor Qn: multiplicacin factores

QN Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6Factor de

correccin

tipo de

abertura

forma

partcula

rango de malla

en va hmeda

% humedad en

va seca

nmero y tipo

de deck

% rea libre de

la malla

1,40 n35- 1/4" 70

1,30 1/4" - 1/2" 65

1,25 rectangular 4x1 1/2" - 1" 62,5

1,20 rectangular 3x1 1" - 1 1/2" 60

1,15 rectangular 2x1 1 1/2" - 2" 57,5

1,10 2" - 3" 55

1,00 abertura cuadrada forma cbica harneado seco o >3"menor que 3% o

hmedo50

0,90 forma laminar deck superior 45

0,85 3% a 6% 42,5

0,80 redonda segundo deck 40

0,75 6% a 9% 37,5

0,70 tercer deck 35

0,60 30

0,50 25

24

Triturador primarioMTODOLOGA DE TRABAJO

Molino SAG

Molino bolas

Harnero

25

MOLINO DE BOLAS

Identificacin de parmetros para dimensionamiento y seleccin

Capacidad diaria

de tratamiento

Porcentaje de

utilizacin planta

Horas de

operacin/daWi mineral

Caractersticas de

operacin: Tipo de

operacin y circuito,

alimentacin con

sobretamao para el

calculo de factores de

correccin del ndice

de trabajo de Bond

26

MOLINO DE BOLAS

Potencia

molino catlogo

Eficiencia

motor

Condiciones operacionales:

velocidad crtica, nivel llenado de

bolas, tipo de molienda y de

descarga, tamao del molino

Correlacin entre potencia

requerida por procesamiento de

mineral y requerimiento de

potencia dado por dimensiones

geomtricas y condiciones

operacionales

27

MOLINO DE BOLAS

Producto menor que P80 [%] Factor multiplicador

50 1,035

60 1,05

70 1,10

80 1,20

90 1,40

92 1,46

95 1,57

98 1,70

28

Triturador primario

MTODOLOGA DE TRABAJO

Molino SAG

Batera hidrociclones

Molino bolas

Harnero

29

BATERIA DE HIDROCICLONES

Identificacin de parmetros para dimensionamiento y seleccin

Capacidad

diaria de

tratamiento

Porcentaje de

utilizacin planta

Horas de

operacin/da

Porcentaje

slido

alimentacin

Porcentaje

slido

overflow

Presin de

alimentacin

Dimetro

cicln

Clculo de factores f1, f2, f3, f4, f5, dimetro de corte

y capacidad del cicln

BATERIA DE HIDROCICLONES

30

Clculo de factores f1, f2, f3, f4, f5, dimetro de corte y capacidad del cicln

31

Triturador primario

MTODOLOGA DE TRABAJO

Molino SAG

Batera

hidrociclones

Molino bolas

Celdas flotacinHarnero

CELDA DE FLOTACIN

32

Identificacin de parmetros para dimensionamiento y seleccin

Capacidad

diaria de

tratamiento

Porcentaje de

utilizacin plantaHoras de

operacin/da

Razn volumen

efectivo y

volumen til

Porcentaje

slido

alimentacin

Tiempo de

residencia

Volumen celda

por catlogo

33

Triturador primario

MTODOLOGA DE TRABAJO

Molino SAG

Batera

hidrociclones

Molino bolas

Celdas flotacinHarnero

Columna flotacin

34

COLUMNA DE FLOTACIN

Capacidad diaria

slido en

concentrado

Identificacin de parmetros para dimensionamiento y seleccin

Porcentaje de

utilizacin planta

Horas de

operacin/da

Capacidad

de levante

Altura de

coleccin

35

COLUMNA DE FLOTACIN

Razn de

BIAS

Tiempo de

residencia

Flujo volumtrico de pulpa

en relave [m3/h], desde

balance de masa

Volumen

efectivo [m3]

36

Triturador primario

MTODOLOGA DE TRABAJO

Molino SAG

Batera

hidrociclones

Molino bolas

Celdas flotacinHarnero

Columna flotacin

Espesador relave Espesador concentrado

37

ESPESADOR

Identificacin de parmetros para dimensionamiento y seleccin

Capacidad diaria

de tratamiento

Porcentaje de

utilizacin plantaHoras de

operacin/da

rea

unitaria

MOLINO DE BOLAS

DESCRIPCIN VALOR UNIDAD

Tipo circuito cerrado

Dimensiones 26 x 41 pie

Tamao F80 5000 m

Tamao P80 212 m

Carga circulante 350 %

Wi corregido 11,3 kWh/t

Consumo especfico energa 6,17 kWh/t

Potencia14.915 kW

20.000 HP

Capacidad requerida total 2549 t/h

Cantidad 2

ESPECIFICACIONES EQUIPOS

38

CONCLUSIN

39

En este trabajo la informacin se presenta de manera organizada y de fcil

acceso: contiene una breve descripcin de cada equipo y su

funcionamiento, principales variables de operacin y esquema del

procedimiento de dimensionamiento, adems contiene un ejemplo de

dimensionamiento de los equipos principales de una planta

concentradora con molienda semiautgena SAG.

La labor futura es continuar mejorando la sntesis y acceso de la

informacin referida a los mtodos de dimensionamiento disponibles

para lograr un adecuado diseo y seleccin de los equipos, ya que esta

etapa condiciona el rendimiento de la planta y establece la rentabilidad de

los proyectos.

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Revisin de Mtodos de

Dimensionamiento de una Planta

Concentradora de Sulfuros

de Cobre

JAVIERA SCHIFFERLY LISBOA

2 Enero 2014