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
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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
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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