Post on 14-Dec-2014
CAPÍTULO 3CRITERIOS GENERALES DE CRITERIOS GENERALES DE
ESCALAMIENTO Y ESCALAMIENTO Y OPTIMIZACIÓN OPTIMIZACIÓN
DE CIRCUITOS DE FLOTACIÓN DE CIRCUITOS DE FLOTACIÓN
CAPÍTULO 3CRITERIOS GENERALES DE CRITERIOS GENERALES DE
ESCALAMIENTO Y ESCALAMIENTO Y OPTIMIZACIÓN OPTIMIZACIÓN
DE CIRCUITOS DE FLOTACIÓN DE CIRCUITOS DE FLOTACIÓN
3. CRITERIOS GENERALES DE 3. CRITERIOS GENERALES DE ESCALAMIENTO Y OPTIMIZACIÓN ESCALAMIENTO Y OPTIMIZACIÓN DE CIRCUITOS DE FLOTACIÓN. DE CIRCUITOS DE FLOTACIÓN.
3. CRITERIOS GENERALES DE 3. CRITERIOS GENERALES DE ESCALAMIENTO Y OPTIMIZACIÓN ESCALAMIENTO Y OPTIMIZACIÓN DE CIRCUITOS DE FLOTACIÓN. DE CIRCUITOS DE FLOTACIÓN.
Criterios Generales de Optimización y
Diseño de Circuitos de Flotación.
Factores de Escalamiento
Laboratorio/Planta.
Simulación de la Flotación de Planta a partir
de Resultados de Laboratorio.
Conclusiones Generales del Capítulo 4.
LABORATORIOPLANTA
PILOTO
PLANTA
PILOTO
PLANTA
INDUSTRIAL
PLANTA
INDUSTRIAL
DTR y FACTORES DE ESCALAMIENTO
“ “ La proyección de resultados de flotación desde el Laboratorio a Planta La proyección de resultados de flotación desde el Laboratorio a Planta
Industrial pasando por Escala Piloto, constituye un problema primordial Industrial pasando por Escala Piloto, constituye un problema primordial
tanto en el diseño de nuevas instalaciones como en la optimización de tanto en el diseño de nuevas instalaciones como en la optimización de
Plantas Concentradoras existentes ”.Plantas Concentradoras existentes ”.
“ “ La proyección de resultados de flotación desde el Laboratorio a Planta La proyección de resultados de flotación desde el Laboratorio a Planta
Industrial pasando por Escala Piloto, constituye un problema primordial Industrial pasando por Escala Piloto, constituye un problema primordial
tanto en el diseño de nuevas instalaciones como en la optimización de tanto en el diseño de nuevas instalaciones como en la optimización de
Plantas Concentradoras existentes ”.Plantas Concentradoras existentes ”.
DISEÑO DE CELDAS INDUSTRIALES DISEÑO DE CELDAS INDUSTRIALES DISEÑO DE CELDAS INDUSTRIALES DISEÑO DE CELDAS INDUSTRIALES
Para el desarrollo de nuevas máquinas de
flotación, utilizando datos escalados desde
el Laboratorio y/o Planta Piloto, hacia la
Planta Industrial: Teoría de Similitud
Geométrica y Dinámica.
Uso de Grupos Adimensionales: Power
Number, Flow Number, Froude Number y
Reynolds Number.
Otro Enfoque: Escalamiento de datos de
flotación mediante Correlaciones Empíricas:
TRL, TRNL, Análisis Estadístico de Pruebas
de Laboratorio y Planta Industrial.
Para el desarrollo de nuevas máquinas de
flotación, utilizando datos escalados desde
el Laboratorio y/o Planta Piloto, hacia la
Planta Industrial: Teoría de Similitud
Geométrica y Dinámica.
Uso de Grupos Adimensionales: Power
Number, Flow Number, Froude Number y
Reynolds Number.
Otro Enfoque: Escalamiento de datos de
flotación mediante Correlaciones Empíricas:
TRL, TRNL, Análisis Estadístico de Pruebas
de Laboratorio y Planta Industrial.
CONTROL METALÚRGICO - CONTROL METALÚRGICO - OPERACIONAL DE PLANTAS OPERACIONAL DE PLANTAS CONCENTRADORAS.CONCENTRADORAS.
CONTROL METALÚRGICO - CONTROL METALÚRGICO - OPERACIONAL DE PLANTAS OPERACIONAL DE PLANTAS CONCENTRADORAS.CONCENTRADORAS.
Tests estándares de Laboratorio para
detectar cambios de respuestas de los
minerales, variaciones del proceso, etc., y
efectuar cambios operacionales
programados para mejorar los índices de
eficiencia metalúrgica y económica de la
Planta.
Factores de Escalamiento Laboratorio/Planta: Se acostumbra escalar los siguientes parámetros: Tiempo de Flotación (idem Recuperación o Razón de Enriquecimiento); Parámetros Cinéticos (R; K; N); y Efecto de la DTR.
3.1 CRITERIOS GENERALES DE 3.1 CRITERIOS GENERALES DE OPTIMIZACIÓN Y DISEÑO OPTIMIZACIÓN Y DISEÑO DE CIRCUITOS DE FLOTACIÓN. DE CIRCUITOS DE FLOTACIÓN.
3.1 CRITERIOS GENERALES DE 3.1 CRITERIOS GENERALES DE OPTIMIZACIÓN Y DISEÑO OPTIMIZACIÓN Y DISEÑO DE CIRCUITOS DE FLOTACIÓN. DE CIRCUITOS DE FLOTACIÓN.
Selección de Condiciones Optimas a escala de Laboratorio (pruebas de Flotación Rougher a tiempo fijo; estudio sistemático de variables: granulome-tría, reactivos de flotación, pH de la pulpa, % de sólidos, tiempo de acondicionamiento,etc.,; Diseños Factoriales 2N)
Ajuste Fino de Variables (Diseños Hexagonales y Otros, en la Región Óptima de Trabajo)
Estudio Cinético de Flotación Rougher para deter-minar tiempo óptimo de flotación Rougher (Criterio de G.E. Agar)
3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.1).3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.1).3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.1).3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.1).
Pruebas adicionales de Flotación de Barrido (Scavenger),
en caso que la Recuperación Rougher no sea satisfactoria.
Pruebas de 1a., 2a., 3a., Limpieza, etc., con el mejor concentrado Rougher obtenido anteriormente.
Test de ciclos Abierto (1 ciclo), bajo las mejores set-points (condiciones experimentales) de cada etapa de flotación.
Simulación matemática de circuitos alternativos (TSF), para determinar la mejor configuración de circuito.
Tests de Ciclos Cerrados (6-8 ciclos), para validar el flowsheet seleccionado.
3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.2).3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.2).3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.2).3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.2).
Corridas experimentales a escala piloto, para
ratificar los mejores resultados metalúrgicos de
Laboratorio en una operación continua, obtener
parámetros de diseño para la Planta Industrial
y, evaluar la calidad del producto final, entre
otras razones.
El diseño y desarrollo de las pruebas a escala
piloto y su proyección a nivel industrial,
involucran el problema de escalamiento, tal
como se discute más adelante.
3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.3).3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.3).3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.3).3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.3).
EJEMPLO DE CÁLCULO DEL TIEMPO ÓPTIMO DE
FLOTACIÓN (CRITERIO DE G.E. AGAR)
% RCu Acum.
0 5 10 15 20 25 30
% Ley Cu T
100 --
50 --
0 --Ley de Cabeza = 1.02 % Cu
% CuT parcial
- 15
- 10
- 5
- 0
% RCu
20 min
3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.4).3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.4).3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.4).3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.4).
FACTORES DE ESCALAMIENTO (F.E.)
F.E. del Tiempo de Flotación:
(F.E.)t = tP/tL; Para obtener una misma Recuperación
metalúrgica (etapas Rougher, Scav.); una misma Razón de Enriquecimiento (en las distintas etapas de Limpieza); etc.
F.E. de Parámetros Cinéticos (R,K,N)
(F.E.)R = RP/RL Para lograr un objetivo común
(F.E.)K = KP/KL Idem
(F.E.)N = NP/NL Idem
3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.5).3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.5).3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.5).3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.5).
EJEMPLO DE APLICACIÓN DE FACTORES DE
ESCALAMIENTO (Circ.Flot.Rougher; 1983).
EJEMPLO DE APLICACIÓN DE FACTORES DE
ESCALAMIENTO (Circ.Flot.Rougher; 1983).•Escalamiento de resultados de Flotación Rougher desde el Laboratorio hacia un Banco Piloto (8 celdas Denver N° 7), usando el Criterio de una misma Recuperación de Cobre.
Se obtuvo: (F.E.)t = 1.7-1.8 (promedio de 1.75)
• En otras pruebas realizadas por CIMM, se correlacionaron los resultados del banco Rougher piloto (200 kg/h de sól.), con los de un banco industrial (celdas Wemco de 60 pie3), cuya capacidad de procesamiento era de 185 TPH.
Utilizando el mismo mineral de cabeza (a escala piloto e industrial), se obtuvo un (F.E.)t = 0.665, para obtener la misma RCu en ambos casos. El % de Volúmen útil en las cel-das industriales era mayor que a escala piloto.
•El (F.E.)t Global (Lab/P.Ind.), fue de sólo 1.16.
3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.6).3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.6).3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.6).3.1 CRITERIOS GENERALES…(cont.6).
TIPO de TIEMPO de TIEMPO de FACTOR % RCuT RAZÓNCIRCUITO FLOTACIÓN FLOTACIÓN en de (etapa de
(ver en P.PILOTO LABORATORIO ESCALA Rougher) CABEZA CONC. ENRIQ.Nota) (min) (min)
A1 17.3 10 1.73 90.8 1.53 7.26 4.75A3 18.7 10 1.87 85.7 1.10 7.46 6.78B1 21.1 10 2.11 86.0 1.15 7.39 6.43B4 17.2 10 1.72 88.3 1.15 4.72 4.10B7 13.8 10 1.38 89.7 1.42 5.18 3.65
NOTA: En los Circuitos A1 y A3, se remuele el concentrado Rougher. En los Circuitos B1, B4 y B7, se remuele el concentrado de Primera Limpieza. Cada una de estas alternativas (A vs. B), considera algunas variantes sobre la forma de recircular productos intermedios dentro de cada circuito.
CÁLCULO DE FACTORES DE ESCALAMIENTO EN LA ETAPA DE FLOTACIÓN ROUGHER(LABORATORIO VERSUS PLANTA PILOTO; CIMM; 1983)
FACTOR DE ESCALAMIENTO PROMEDIO (CIRCUITO "A"): 1.80FACTOR DE ESCALAMIENTO PROMEDIO (CIRCUITO "B"): 1.74
FACTOR DE ESCALAMIENTO PROMEDIO (GLOBAL): 1.76
% LEY CuTROUGHER
3.2 FACTORES DE ESCALAMIENTO 3.2 FACTORES DE ESCALAMIENTO LABORATORIO / PLANTA.LABORATORIO / PLANTA.
SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN DE SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN DE PLANTA A PARTIR DE RESULTADOS PLANTA A PARTIR DE RESULTADOS DE LABORATORIO.DE LABORATORIO.
3.2 FACTORES DE ESCALAMIENTO 3.2 FACTORES DE ESCALAMIENTO LABORATORIO / PLANTA.LABORATORIO / PLANTA.
SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN DE SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN DE PLANTA A PARTIR DE RESULTADOS PLANTA A PARTIR DE RESULTADOS DE LABORATORIO.DE LABORATORIO.Disponer de un MCFB a escala de Laboratorio para predecir el
comportamiento de una operación industrial (MCFC), constituye
sin lugar a dudas, una poderosa herramienta de análisis, permitiendo:
• Evaluar detalladamente la operación de Planta.
• Identificar los problemas (“cuellos de botella”) asociados a ésta.
• Simular condiciones de proceso diferentes a las actuales, a objeto de seleccionar la más promisoria para su posterior verificación experimental. Con ello, se producirán importantes economías de tiempo y de costos de experimentación, evitándose extensos programas de pruebas de optimización en línea.
3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN 3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN DE PLANTA … (cont. 1)DE PLANTA … (cont. 1)
3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN 3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN DE PLANTA … (cont. 1)DE PLANTA … (cont. 1)Una metodología de simulación como la antes descrita,
debe
constar al menos de los siguientes componentes:
1. Un MCFB.
2. Un MCFC.
3. Algún tipo de correlación entre ambos, a través de Factores apropiados de Escalamiento.
Además de los componentes anteriores, es conveniente que dichos modelos sean estructuralmente simples, sus parámetros fáciles de evaluar; y lo más importante, que sus predicciones sean consistentes dentro de límites razonables de error.
La mayor diferencia entre un MCFB y un MCFC, se atribuye al efecto de la DTR efectiva, siendo necesaria su determinación experimental en un banco de celdas industrial, al igual que el Volumen Efectivo de cada celda del banco.
3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN 3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN DE PLANTA … (cont. 2)DE PLANTA … (cont. 2)
3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN 3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN DE PLANTA … (cont. 2)DE PLANTA … (cont. 2)
• Para calcular el Tiempo Promedio Efectivo de Flotación de los Sólidos en una Celda de Flotación Continua, se deberá estimar cuidadosamente el Volumen Efectivo ocupado por los Sólidos dentro del equipo.
• El Volumen Efectivo de la celda, se calculará en función del Volumen Nominal (proporcionado por el fabricante), descontando de dicho valor el volumen ocupado por el mecanismo de agitación, el volumen ocupado por las burbujas de aire en la pulpa, el volumen ocupado por la espuma, etc.
• Según Poling, el volumen ocupado por la pulpa en una celda industrial, puede ser tan bajo como 50-60% del volumen nominal.
• Mediciones realizadas por CIMM en un banco industrial de celdas Agitair N° 48 (39 pie3/celda), señalan un promedio de 69 % (+/-) 6 %, para 27 mediciones independientes.
3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN 3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN DE PLANTA … (cont. 3)DE PLANTA … (cont. 3)
3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN 3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN DE PLANTA … (cont. 3)DE PLANTA … (cont. 3)
• La importancia del conocimiento de los Tiempos Efectivos de Flotación se ilustra bastante bien a continuación, Figura que fue obtenida de unos de los trabajos de CIMM.
• En la abcisa se encuentra el N° de Celdas (Denver N° 24), y en la ordenada los Factores de Escalamiento definidos para 4 niveles de Recuperación normalizadas por la Recuperación Máxima alcanzable.
• Por una parte se muestra que para minimizar el problema de Cortocircuito, se debería trabajar con bancos de al menos 5 celdas, y preferentemente más de 10.
• Por otra parte, se aprecia la importancia de una buena estimación del Volumen Efectivo de las celdas, pues en el caso de usar el Volumen Nominal, el Factor de Escalamiento para un banco de infinitas celdas ya parte del valor 1.54 (volumen nominal/volumen efectivo). Al emplear los volumenes efectivos reales, se aprecia que los factores de escalamiento son bastantes menores.
3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN 3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN DE PLANTA … (cont. 4)DE PLANTA … (cont. 4)
3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN 3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN DE PLANTA … (cont. 4)DE PLANTA … (cont. 4)
2.0-
1.8-
1.6-
1.4-
1.2-
1.0-
1.47
2.26
…15 10 8 5 4 3 2
1.54
0.980.9
50.90
0.80rc/Rrc/R
N° celdasN° celdas
FE
Nominal
FE
Nominal
-- 3.0
-- 2.5
--2.0
--1.5
FE
Efectivo
FE
Efectivo
3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN 3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN DE PLANTA … (cont. 5)DE PLANTA … (cont. 5)
3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN 3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN DE PLANTA … (cont. 5)DE PLANTA … (cont. 5)
• Usando un valor de 65 % del volumen nominal de las celdas Denver N° 24, J.E. Sepúlveda logró reproducir los resultados de planta industrial (MCFC), empleando los mismos valores de los parámetros cinéticos de laboratorio (MCFB, Modelo de R. Klimpel, párametros cinéticos R y K del Cu).
• Utilizando los MCFB y MCFC propuestos por R. Klimpel, el investigador J.E. Sepúlveda obtuvo los resultados que se indican en la página siguiente. Los valores de los parámetros cinéticos utilizados, tanto a escala de laboratorio como en la planta industrial, fueron:
• k= 1.918 (1/min); R= 95.5 % Cu.
3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN 3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN DE PLANTA … (cont. 6)DE PLANTA … (cont. 6)
3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN 3.2 SIMULACIÓN DE LA FLOTACIÓN DE PLANTA … (cont. 6)DE PLANTA … (cont. 6)
0 5 10 15 20 25 30
100 --
90 --
80 --
70 --
60 --
50 --
40 --
Tiempo medio Nominal de Residencia; min.Tiempo medio Nominal de Residencia; min.
% RCu% RCu
Experim. - BatchExperim.- Continuo
---- Ajuste del MCFC
---- Ajuste del MCFB
3.33.3 CONCLUSIONES GENERALES- CAP.4CONCLUSIONES GENERALES- CAP.4
• El escalamiento de datos de flotación desde ensayos
batch de laboratorio hacia una operación comercial,
puede efectuarse con bastante precisión a través de
modelos cinéticos simples.
• Un factor de primera importancia para el éxito del
escalamiento, es la estimación realista de los volumenes
efectivos de las celda; o bien, una medición de la DTR
del sólido en el banco.
• Se reafirma el hecho que, como una primera
aproximación, un banco de celdas continuas puede
representarse mediante una serie de reactores iguales,
c/u de ellos perfectamente mezclado.
3.33.3 CONCLUSIONES GENERALES - CAP. 4CONCLUSIONES GENERALES - CAP. 4 … … (cont.1)(cont.1)
• Los valores de los parámetros cinéticos (R y K), de los MCFB y MCFC, en general no difieren significativamente para un mismo tipo de mineral, cuando éste es procesado bajo condiciones similares en el laboratorio y la planta.
• Para fines prácticos, y como una primera aproximación, los
F.E. usuales desde el Laboratorio a P.Piloto CIMM, estarían
en el rango de 1.5-2.0. Desde P.Piloto CIMM a Planta
industrial, estarían en el rango de 0.6-0.8. Desde Laboratorio
a Planta Industrial, estarían en el rango de 1.3-1.4.
FIN DEL FIN DEL CAPÍTULO 3CAPÍTULO 3
FIN DEL FIN DEL CAPÍTULO 3CAPÍTULO 3