MINERODUCTOTRANSPORTE

HIDRAÚLICO DE PULPA

Integrantes: Ricardo Contreras Bermúdez Sergio Flores Muñoz Camilo González

TRANSPORTE HIDRÁULICO DE PULPAS

Los casos típicos de movimientos de pulpas de una planta son:

- Transporte de pulpas desde la descarga de los molinos a los hidrociclones (equipos de clasificación por tamaños). Empleo de bombas

- Transporte de pulpa de la planta de molienda (overflow de hidrociclones) a la etapa de concentración de minerales. Ejemplo flotación

- transporte de concentrados desde los espesadores a los filtros.

- Transporte de relaves de flotación a los depósitos de relaves, etc.

En estos casos si las condiciones topográficas son favorables se utiliza el transporte hidráulico gravitacional, el que puede realizarse, dependiendo del caso, en tuberías (flujo a presión), en canaletas (superficie libre) o en acueductos (tuberías con superficie libre). Si las condiciones no son favorables se requiere de bombeo, en este caso se emplean tuberías(flujo a presión).

Variables principales que condicionan el transporte hidráulico de sólidos.

Características del solido (mineral):

Gravedad especifica Distribución Granulométrica (tamaños característicos) Forma de las partículas Angulo de fricción interna.

Características del fluido:

Viscosidad Densidad

Características de la pulpa:

Densidad de la pulpa Concentración de sólidos en peso (Cp) y concentración de sólidos en volumen (Cv) Viscosidad de la pulpa.

VARIABLES PRINCIPALES QUE CONDICIONAN EL TRANSPORTE

HIDRÁULICO DE SÓLIDOSDucto

Tamaño Pendiente Rugosidad del Ducto. Forma del Ducto

Caudal volumétrico = Qt

Aceleración de Gravedad = g

Coeficiente de Fricción (solido – Pared del ducto).

PARA QUE UN SISTEMA PARTICULADO SE PUEDA TRANSPORTAR HIDRÁULICAMENTE SE

DEBE CUMPLIR CON LO SIGUIENTE El solido no debe reaccionar ni químicamente ni con la fase liquida, ni con la tubería.

No debe existir problemas de aglomeración y posterior obstrucción de la tubería.

Las partículas de mineral deben poder mezclarse y separarse de la fase liquida.

El desgaste y ruptura de las partículas producto de su transporte hidráulico no debe afectar las etapas posteriores.

TIPOS DE FLUJOS DE PULPAS El transporte de pulpas se realiza típicamente en flujo turbulento, ya que la turbulencia

permite la suspensión de las partículas.

En algunos casos particulares puede presentarse régimen de flujo laminar, si la concentración de sólidos es grande (concentración de pulpas entre 75% - 80%).

VELOCIDAD LÍMITE DE FLUJOS EN TUBERÍAS

La velocidad límite (VL) corresponde al parámetro que determina la mínima velocidad de flujo para que no exista riesgo de depositación y obstrucción de la tubería.

Corresponde a la velocidad a la cual los sólidos gruesos permanecen detenidos por períodos importantes en el fondo de la tubería (formación de dunas móviles y/o lecho fijo en el fondo.

PARÁMETROS QUE INFLUYEN EN (VL).

Granulometría de las partículas. Gravedad especifica de los sólidos Concentración de sólidos en la mezcla. Inclinación de la tubería. diámetro de la tubería.

BOMBAS DE PULPA

Cuando las condiciones topográficas no son adecuadas (pendientes en contra del flujo, distancias muy grandes, etc.), se requiere mover la pulpa con un sistema de bombeo. Las bombas utilizadas para esto son de características distintas a las bombas para agua pura, dada la alta densidad, viscosidad y abrasividad de la pulpa. Las bombas más utilizadas son:

Bombas centrífugas: Son las bombas más utilizadas sobre todo para distancias cortas o circuitos de planta. Son similares a las bombas de agua pero están revestidas interiormente con goma, materiales sintéticos, poliuretano o hechas con aleaciones con níquel.

Bombas de desplazamiento positivo (plunger y pistón): no tienen límite de presión máxima de impulsión, esta presión de salida puede llegar a valores que ponen en peligro la integridad de la bomba si el conducto de escape se cierra completamente. Para garantizar el funcionamiento seguro de ellas, es necesario la utilización de alguna válvula de seguridad que derive la salida en caso de obstrucción del conducto.

TUBERIAS Acero Comercial (se fatiga a 28.000 psi).

Aceros Especiales (bajo contenido de carbono y/o aleaciones de manganeso y/o níquel).

Aceros de Alta Resistencia (grados X60, X65 o superior => el acero se fatiga a 65.000 si, para el último ejemplo).

Plásticas: PVC (polipropileno) o HDP (polietileno de alta densidad). Resistentes a la corrosión y a la abrasión. No pueden operar a más de 100 – 200 psi, pueden ser inflamables o rotas por equipo pesado.

Asbestos – Cementos (sólo aplicables a pulpas de granulometrías finas y baja velocidad).

Acero revestido en Goma (flujos a alta velocidad, cambios de dirección y sólidos abrasivos, el problema es el costo y el envejecimiento de la goma).

Acero revestido en Poliuretano (flujos a alta velocidad, cambios de dirección y sólidos abrasivos, el problema es el costo, es mejor que el anterior).

TUBERIAS: ANILLOS DISIPADORES DE ENERGÍA

TRANSPORTE HIDRÁULICO DE PULPA Se realiza en tuberías de HDPE, Las tuberías de HDPE han dado excelentes

resultadosal utilizarse en distintos procesos de aplicaciones mineras. Gracias a su alta

resistencia a laabrasión y corrosión, facilidad de manejo e instalación y buena resistencia

mecánica, sonideales para:• Conducción de relaves.• Riego de pilas de lixiviación.• Conducción de soluciones ácidas y alcalinas.• Conducción de concentrados (pipelines).• Sistema de combate contra incendios.

MINERODUCTO ANTAMINA

Después de la presentación del Estudio de Impacto Ambiental inicial, en marzo de 1998 se realizó una reevaluación de las diversas alternativas para el transporte de los concentrados de cobre y zinc de Antamina. Se optó por la construcción de un mineroducto desde la mina hasta el puerto “Punta Lobitos”, donde se exportan hacia el mundo.

Este es el mismo caso de transporte de concentrados de algunas mineras de Chile desde su planta de concentrado a los puertos,donde se traslada con un porcentaje de sólidos entre 60% - 75% a través de mineroducto, una ves llegada al puerto se procede al secado de concentrado para su posterior transporte en barco.

Es una tubería de HDPE que corre bajo el suelo y que es monitoreada en toda su trayectoria. El mineroducto ha sido diseñado con el uso de la tecnología más avanzada que incluye una red de fibra óptica entre la mina y Huarmey. En su construcción se utilizó por primera vez en el Perú el Mechanized Ultrasonic Testing (ensayo mecanizado ultrasónico), método de comprobación de la calidad de los empalmes y las tuberías. Este Mineroducto consta de una estación de cuatro bombas de alta presión y cuatro estaciones de válvulas con estranguladores de agua y pulpa, para reducir la excesiva presión producida en la caída de gradiente hacia la estación terminal del puerto “Punta Lobitos”.

CARACTERÍSTICAS DEL MINERODUCTO ANTAMINA

Longitud del mineroducto: 302 Km. Longitud de cada tubería: 12 m. Diámetro de cada tubería: 8 a 10 pulgadas (21 a 25 cm.) Espesor de cada tubería: 1cm. Espesor de la cubierta de polipropileno: 7mm Material de la tubería: acero revestido interna y externamente Resistencia de la tubería: recibe una presión de 70 Bar, pero puede soportar

una presión de 200 Bar. Tiempo de vida de la tubería: 30 años. Tipo de unión entre tuberías: soldadura eléctrica. Profundidad promedio de las zanjas: 1,30 a 1,50m.

Área de Espesamiento: esta cuenta con 3 sistemas los cuales reciben pulpa de concentrado de 20% a 30 % de sólidos y es espesada mayor al 60% de sólidos, estos sistemas son:

-Espesamiento Bulk: El cajón colector de concentrado bulk 325 STP 123 cuenta con dos compartimentos,

-El primer compartimento ingresan las colas del circuito Raffer y raffer extendido del área de separación de bismuto molibdeno el cual alimenta al sistema de espesamiento de cobre.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE

PREPARACIÓN DE CONCENTRADO PARA SER TRANSPORTADO POR MINERODUCTO

-El segundo compartimento ingresa el concentrado del sistema de flotación de cobre, entre otros de aquí la mezcla de pulpa se alimenta normalmente al espesador de concentrado Bulk 340 TKF 061 y alternativamente al sistema de espesamiento de cobre según sea el caso en este cajón se adiciona Cal si fuera necesario,

-El flujo de concentrado contienen entre 20% a 30% de sólidos y es alcalino con un PH entre 10,5 y 11,5 el cual pasa por gravedad al cajón de alimentación del espesador de concentrado Bulk donde se agrega floculante para aumentar el régimen de sedimentación de las partículas solidas.

-A medida que la pulpa ingresa al espesador de concentrado Bulk 340 TKF 061 los sólidos empiezan a separarse del agua el agua recuperada (Overflow) de la pulpa se junta en la parte superior del espesador hacia la canaleta de rebalse del espesador , los sólidos se asientan en el fondo del espesador y la densidad aumenta a través de la sedimentación y compactación de las partículas en la pulpa, el underflow del espesador con un porcentaje de sólidos mayor al 60%

Es impulsado por bombas centrifugas horizontales 340 PPS 061 y 062 por lo general una en línea cada bomba descarga en una línea común que alimenta el cajón de alimentación a los tanque s de almacenamiento de concentrado Bulk 340 STU 071 el cual distribuye en concentrado al tanque de almacenamiento de concentrado bulk de alto bismuto o al tanque de almacenamiento de concentrado bulk de bajo bismuto, esto va a depender de la cantidad de bismuto que halla en el concentrado.

Los dos tanques de almacenamiento bulk proporcionan acondicionamiento de pulpa así como capacidad de almacenamiento y de compensación, el concentrado bulk se pre acondiciona con carbón activado en el tanque de almacenamiento de alto bismuto en preparación para la recuperación de bismuto molibdeno cuando este sea necesario, el carbón activado absorbe los reactivos remanentes de la flotación de cobre, el concentrado bulk se bombea desde los tanques de almacenamiento mediante las bombas de alimentación al área de separación de bismuto molibdeno la bomba 340 PPS 064 y la bomba 340 PPS 063 para bajo bismuto las dos bombas están instaladas en un distribuidor múltiple común que están conectados a ambos estanques de almacenamiento esto permite que cualquiera de las bombas retire la pulpa de cualquiera de los tanques, las bombas descargan a través de muestradores en línea hacia el área de separación de bismuto molibdeno .

Espesamiento de cobre:

El sistema de espesamiento de cobre recibe el concentrado Bulk de el sistema de flotación de cobre o las colas de circuito raffer y raffer extendido del área de separación de bismuto molibdeno provenientes del cajón colector del concentrado bulk 325 STP 123 que se menciono en el sistema de espesamiento bulk que ingresa al cajón distribuidor de concentrado de cobre de bajo medio y alto bismuto 340 STP 001 este cajón cuenta con 2 compartimentos donde cada uno alimenta por gravedad al espesador de concentrado de Cu bajo medio bismuto y al espesador de concentrado de Cu alto bismuto respectivamente .

A medida que la pulpa ingresa al espesador de concentrado de cobre los sólidos empiezan a separarse del agua y el agua recuperada overflow de la pulpa se junta en la parte superior del rebose del espesador hacia la canaleta de rebalse del espesador y es enviada al área de aguas y relaves los sólidos se asientan en el fondo del espesador y la densidad de la pulpa aumenta a través de la sedimentación y compactación de las partículas y la pulpa

La pulpa sedimentada es llevada hacia el centro del espesador mediante los rastrillos que se mueven a lo largo de la superficie inferior del espesador, los sólidos ingresan a un cono central en la parte inferior del espesador underflow con un porcentaje de sólidos mayor al 60 % y fluye hacia las bombas centrifugas horizontales que constan con motor de velocidad variable por lo general una en línea esta pulpa en bombeada hacia el área de mineroducto.

El espesador de cobre de alto bismuto es de alta capacidad opera de 2 a 3 veces mas rápido que los espesadores convencionales, a medida que la pulpa entra al espesador de los sólidos empiezan a separarse del agua el agua recuperada es enviada hacia el área de aguas y relaves, los sólidos fluyen hacia la bombas centrifugas horizontales que constan con motor de velocidad variable por lo general una en línea esta pulpa en enviada al área de mineroducto con mas de un 60% de sólidos.

Es el mismo procedimiento con el Concentrado de Zinc, el sistema de espesamiento de zinc recibe el concentrado proveniente del sistema de flotación de zinc, se espesa y los sólidos ingresan al cono con porcentaje mayor al 60 % y son transportados al área de mineroducto.

Luego el concentrado se dirige a una estación de bombeo de cobre y zinc según sea el caso, la estación de bombeo esta compuesta por las bombas de carga y las bombas de la línea principal, las bombas de carga impulsan en concentrado hacia una línea común desde la que se alimenta a las bombas de la línea principal son 4 bombas de carga 2 de concentrado de cobre y 2 de concentrado de zinc, se cuenta además con un sistema de tuberías que transporta el agua de procesos que descarga en las tuberías de succión de las bombas de carga de cobre y zinc, el operador de mineroducto habilita el paso de agua cuando se requiere bombear tandas de agua a través del mineroducto

En la línea principal se tienen 4 bombas de tipo pistón, 3 de ellas operan continuamente y una permanece en stand-by, estas bombas descargan en una línea en común que se extienden hasta fuera de la estación convirtiéndose en la tubería que transporta en concentrado a través de mineroducto hasta el puerto punta lobitos.

Luego el concentrado de Cobre y Zinc es transportado por tubería llamada mineroducto, esta tubería es de HPDE los sistemas de tuberías de polietileno de alta densidad (HDPE) ofrecen significativos ahorros en los costos de instalación y equipamiento, mayor libertad de diseño, bajo costo de mantención y una larga vida útil para la mayoría de estos sistemas.

El sistema de unión as tuberías de HDPE se pueden unir mediante termo fusión por soldadura a tope, por electrofusión o bien por soldadura tipo soquete. El sistema de soldadura a tope es reconocido en la industria como un sistema de unión de gran confiabilidad, es costoefectivo, no requiere coplas, no se producen filtraciones y las uniones son más resistentes que la tubería misma. Las tuberías también pueden unirse por medios mecánicos, tales como stub ends y flanges, coplas de compresión o uniones tipo Victaulic. No se pueden unir mediante solventes o adhesivos.

Método de unión con Flanges

Termofusión

MINERODUCTO

FILTRADO Y EMBARQUE Luego el concentrado de recorrer varios kilómetros por el mineroducto llega finalmente a la estación de

mineroducto llamada OTS-1 la cual cuenta con anillos disipadores de presión, para regular la presión que en concentrado llega por el mineroducto

El concentrado se almacena en 3 tanques agitadores con capa de 2500 metros cúbicos 2 de ellos para almacenar el concentrado de cobre y 1 para almacenar en concentrado de zinc

El sistema de proceso de filtrado de concentrado esta compuesto por 4 filtros larox que operan continuamente y que descargan en queque de concentrado filtrado en la faja transportadora numero 1 ubicada en el nivel inferior.

Para prensar en concentrado se utiliza aire a alta presión, el área de compresoras se ubica a un costado del edificio de filtrado y consta de una compresora de aire para instrumentación, 2 compresoras de aire de baja presión y 5 compresoras de aire de alta presión

La faja transportadora numero 1 recoge el queque de filtración de los 4 filtros de concentrado y lo pasa a la faja transportadora numero 2 llevándolo a un almacén de concentrado, cada tipo de concentrado tiene predestinado un área definida para cada concentrado.

En almacén de concentrado se ubica la faja transportadora numero 3 , a través de esta se retira el concentrado que va a ser embarcado.

La faja transportadora numero 3 descarga en la faja transportadora numero 4 la cual trasporta el concentrado hasta el cargador de barco.

El cargador del barco es una unidad telescópica con capacidad de movimiento horizontal y vertical con el fin de alcanzar toda el área de las bodegas de los barcos y así cargar el concentrado de manera uniforme, con 8,5% a 9% de humedad para su traslado.

FIN