INCREMENTO DE LA RECUPERACION DE COBRE Y MOLIBDENO EN LA CONCENTRADORA DE TOQUEPALA
Ing. Carlos León Aguilar Southern Peru Copper Corporation Supervisor de Concentradora – Metalurgista Asiento Minero Toquepala – Tacna
[email protected] Fono: 054 766111 2612 – Fax: 054 766009
INCREMENTO DE LA RECUPERACION DE COBRE Y MOLIBDENO EN LA CONCENTRADORA DE TOQUEPALA RESUMEN.La concentradora de Toquepala y su personal están constantemente avocados a la optimización de sus parámetros de producción y operación con la finalidad de mantener a Southern Peru Copper Corporation como una empresa competitiva y como respuesta también a la necesidad de implementar modificaciones que nos permitan mejorar nuestros estándares de recuperación de Cobre y Molibdeno así como optimizar la calidad de nuestros concentrados de los mismos metales. Esta tarea nos llama a buscar alternativas de proceso prácticas que sean factibles de ser desarrolladas en planta en términos económicos convenientes y rentables. Desde este punto de vista en el año 2,001 se desarrollaron en planta modificaciones e implementaciones de nuevos equipos con la finalidad de incrementar / optimizar la recuperación de las especies metálicas valiosas de la Concentradora Toquepala: Cobre y Molibdeno. Las modificaciones realizadas estuvieron orientadas básicamente al incremento del tiempo de residencia en los diferentes circuitos de flotación de la planta como son Flotación Primaria o Rougher, Flotación de Limpieza o Cleaner y la Flotación Agotativa o Scavenger. Como resultado del incremento del tiempo de residencia en los circuitos de flotación mencionados, se obtuvieron considerables beneficios operativos que se muestran en este trabajo. DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA.(Ver Diagrama Nº 1) La Concentradora de Toquepala procesa entre 45,000 a 48,000 TM por día de mineral pórfido de Cobre procedente de la mina a tajo abierto distante 7 Km de la Concentradora, luego de ser procesado este mineral en las plantas de chancado primario, secundario y terciario el producto con un tamaño promedio de + 20 -25% +malla ½ es almacenado en una tolva de finos con una
capacidad de aproximadamente 25000 TM desde donde es alimentado al circuito de molienda. La operación de molienda se efectúa en 8 molinos de barras Marcy de 10’ de diámetro x 14’ longitud (800 HP; 110 AMP) y 24 molinos de bolas Allis-Chalmers de 10 ½’ diámetro x 13’ longitud (800 HP; 110 A), esta etapa se divide en 4 secciones. Cada sección trabaja con 2 molinos de barras y cada molino de barras trabaja en circuito cerrado con 3 molinos de bolas, la clasificación se lleva a cabo en ciclones inclinados a 30º Krebs D 26; carga circulante: 250%. Mientras que el underflow o gruesos de la clasificación en molienda son retornados a sus respectivos molinos para completar su liberación, el overflow (rebose) de los clasificadores, con un % sólidos de 33% a 36% y granulometría de 16 - 20% sobre la malla 65, es flotado en 4 secciones correspondientes cada una a su respectiva sección en molinos. Las leyes promedio de alimentación a flotación son : De 0,60 a 1,00% cobre, 0,015 a 0,100% molibdeno y 2,5 a 4 % en Fierro. Cada sección de flotación consta de 1 celda OK-100 / Outokumpu de 100m3 de capacidad (180 HP) y un banco de 06 celdas Wemco de 1500 pies 3 de capacidad (125 HP; 147 A) cada celda. El concentrado Rougher es conducido hacia 7 molinos de bolas Marcy, el producto remolido es clasificado en una batería de 5 ciclones por molino, retornando el underflow (material grueso) a completar su remolienda y el overflow (material fino) es enviado a un tanque centralizado para ser alimentado a las celdas columna, flotación de limpieza (Cleaner) con una granulometría de 100% (20 a 25 % sobre la malla 400) y % sólidos de 15 % a 22 %. El producto fino de la remolienda se bombea a un distribuidor de carga, que alimenta a 8 celdas columna de 8’ de diámetro x 40’ de altura. El concentrado de cobre-molibdeno obtenido en las columnas, también llamado Bulk, se dirige a un espesador de 140’ de diámetro para su posterior separación en la Planta de Molibdenita, con las siguientes leyes promedio : 27 - 28 % de Cobre, 0,5 %- 2 % de Molibdeno, 27 % - 30 % de fierro, y 6 % - 8% de insolubles.
A fin de incrementar la recuperación del cobre y molibdeno, las colas de la flotación columnar que poseen leyes de 1% a 4% de ambos elementos,
son
enviadas a los espesadores Middlings 1 y 2 (de 100 pies de diámetro cada uno) para mejorar los sólidos quitándole parte del agua, la pulpa es enviada para alimentar al circuito Scavenger que consta de 3 celdas OK-50 y el Cleaner Recleaner constituido por 48 celdas agitair. El concentrado de las celdas OK-50 es espesado en el Middling 4 y remolido en la sección 4B de remolienda antes de ser alimentado al circuito Cleaner y Recleaner que está dividido en cuatro etapas en contracorriente. El concentrado Recleaner, con 15% - 20% cobre, se junta con el concentrado de celdas columna formando el concentrado final de planta de Cobre. El relave de las celdas OK-50 que anteriormente era recirculado hacia la flotación Rougher es ahora descartado hacia el relave general. DIAGRAMA 1 DIAGRAMA DE FLUJO CONCENTRADORA TOQUEPALA Carro distribuidor
MINERAL DE LA MINA
ZARANDAS
TOLVA DE FINOS
PARRILLAS
MOLINOS DE BARRAS (8)
CHANCADORAS SECUNDARIAS (2)
CHANCADORA PRIMARIA
CICLONES FONDO PLANO(03) HIDROCICLONES KREBS (21)
MOLINOS DE BOLAS (24)
ZARANDAS FLOTACION PRIMARIA CELDAS OK-100 (04)
CELDAS WEMCO (24) OK-100
CHANCADORAS TERCIARIAS (4)
3 NIDOS DE 5 CICLONES HIDROCICLONES KREBS (20)
MOLINOS REMOLIENDA (8)
PILA DE INTERMEDIOS
DUCHA DE AGUA CELDAS COLUMNA (8)
MODIFICACION DEL NIVEL DE ALIM. A CELDAS COLUMNA (8)
CONCENTRADO BULK (Cu, Moly) ESPESADOR 140' (1)
ESPESADORES INTERMEDIOS 100' (02)
DESCARTE DE LA COLA OK 50 HACIA EL RELAVE
27% Cu 1.4% Mo FLOTACION DE AGOTAMIENTO 03 CELDAS OK -50
FLOTACION DE LIMPIEZA Y REELIMPIEZA 48 CELDAS AGITAIR
ESPESADORES CONVENCIONALES 325' (3)
ESPESADOR HI-RATE (1)
OK-50 REMOLIENDA CONC. OK 5O. FLOTACION PRIMARIA (14)
A QUEBRADA HONDA
COLA : CONCENTRADO DE COBRE FINAL
A MOLINOS
1ra LIMPIEZA (12) ESPESADOR 100' (2)
PLANTA DE MOLIBDENITA
2da LIMPIEZA (12) 3ra LIMPIEZA (8)
BOMBAS DE AGUA RECUPERADA (5) FILTROS (4)
TANQUE ACONDICIONADOR TANQUES DE LIXIVIACION
4ta LIMPIEZA (6)
SECADORES (3) FILTRO (1) SECADOR (1)
5ta LIMPIEZA (2)
6ta LIMPIEZA (1)
7ma LIMPIEZA (1)
Concentrado Final de Moly (Bolsas)
Concentrado de Cobre Final a Ilo
LEYENDA MINERAL DE LA MINA CONCENTRADO BULK CONCENTRADO DE COBRE CONCENTRADO DE MOLY COLA FINAL AGUA
DESCRIPCIÓN DE LAS MODIFICACIONES REALIZADAS EN EL PROCESO. 1.
Instalación de las celdas gigantes de 130 m3 en la flotación primaria. (Ver Diagrama Nº 2) A partir de evaluaciones metalúrgicas a nivel de
laboratorio se había determinado la necesidad de incrementar el tiempo de residencia de la pulpa en las celdas de flotación del circuito primario. Después de realizar las estimaciones correspondientes de costo beneficio se determinó la necesidad de ampliar la capacidad del circuito mediante la implementación de una celda de gran volumen, en cada una de las cuatro secciones de flotación primaria, para que de esta manera se obtenga un incremento sustancial en el tiempo de residencia. Para el análisis de las alternativas disponibles en celdas de gran volumen se tuvo en cuenta las variables de recuperación de especies valiosas (Cobre y Molibdeno) así como el ratio de concentración. Una vez definido el equipo se determinó que el volumen de la celda a adicionarse en el circuito sería de 130 metros cúbicos de capacidad. Esta celda adicional haría que el volumen del circuito se incremente de 355 m3 a 485 m3. En cuanto al tiempo de residencia de la pulpa, este se incrementó desde 13.8 minutos hasta 19.4 min. valor promedio a la fecha. En el Diagrama 2 podemos observar la disposición de las celdas antes y después de la instalación de los equipos. DIAGRAMA 2 FLOTACIÓN PRIMARIA INICIAL 3
3
3
V = 355m
V = 355m
100 100
100
3
V = 355m
V = 355m
100
100
FLOTACIÓN PRIMARIA ACTUAL 3
130
100
3
V = 485m 130
100
V = 485m
V = 485m
3
V = 485m
130
100
130
100
3
2.
Instalación de celdas columna en el circuito de Limpieza (Ver Diagrama Nº 3) En el circuito de limpieza fueron adicionadas 3 celdas
columna de 8 pies de diámetro por 40 pies de altura (tamaño exactamente igual al de las 8 columnas existentes). Con esta modificación la capacidad volumétrica del circuito se incrementó de 455.5 m3 a 626.3 m3. En cuanto a tiempo de residencia
este varió de 31 minutos a 33.8 min. Esta implementación fue
realizada con la finalidad de dar la capacidad suficiente al circuito para poder procesar la pulpa de concentrado primario adicional, proveniente de la celda gigante instalada en cada una de las cuatro secciones de la planta. Esto permitiría mantener y/o mejorar la recuperación de Cobre y Molibdeno en el circuito con el consiguiente beneficio de mantener el circuito agotativo aliviado de carga. Este cambio fue desarrollado en planta acompañado de la instalación de dos distribuidores de pulpa hacia las celdas columna de flotación. Estos equipos
(los
distribuidores)
actualmente
garantizan
una
distribución
completamente igual de pulpa hacia las celdas en operación lo cual es una condición favorable de la cual no disponíamos anteriormente y que contribuye fuertemente a la eficiencia del circuito. DIAGRAMA 3 FLOTACIÓN LIMPIEZA INICIAL V Total= 455.5 m 3
FLOTACIÓN LIMPIEZA ACTUAL V Total= 626.3 m3
ANÁLISIS METALÚRGICO DE LOS CIRCUITOS DE FLOTACIÓN. INCREMENTO DE LA RECUPERACIÓN DE Cu y Mo. A raíz de las modificaciones realizadas mediante la implementación de los equipos mencionados, los resultados operativos de la planta se optimizaron en función de diferentes condiciones proporcionadas por los cambios efectuados. En el circuito de Flotación Primaria o Rougher el tiempo de residencia permitió mejorar la recuperación de cobre y molibdeno. Esta mayor recuperación de valiosos significó también incrementar el flujo de concentrado primario hacia el circuito de limpieza. A su vez, como en todo circuito de flotación, también se tuvo la consecuencia lógica y directa de obtener una mayor recuperación: esto es obtener un grado de concentrado más bajo (12 – 14% Cu en el circuito estándar a 10 – 12% con el nuevo arreglo). Este descenso en el grado del concentrado primario fue recuperado en base al incremento del tiempo de residencia en las celdas columna del circuito de limpieza; es decir que la capacidad de las celdas columna no solamente iba a estar en capacidad de tratar un mayor flujo de tonelaje sino también mantener el grado de concentrado final en el rango de 27 a 28% en Cobre. De igual forma el otro metal valioso de la planta, el Molibdeno, mejoró su recuperación en base al mismo beneficio del mayor tiempo de residencia de la pulpa en las celdas de flotación. Otro de los factores importantes en la optimización de la recuperación de Cobre y Molibdeno fue el que los equipos de flotación integrados son de “última generación” y traen con su diseño formas nuevas de colección de espumas. En lo que respecta a las celdas gigantes de la flotación primaria además del rebose circular convencional, el equipo tiene canaletas radiales las que contribuyen a la recuperación al hacer que burbujas en la zona central de la celda no tengan la necesidad de transportarse hasta el borde para ser recuperadas, sino que son colectadas en la misma zona en la que aparecen en la superficie. De manera similar en las celdas columna se dispone de dos puntos de colección adicionales al rebose convencional, ellos son una canaleta circular en la zona intermedia entre el centro y el rebose externo y el otro punto es un anillo en el centro de la celda. Comparando
la longitud de rebose de la celda podemos mencionar que las celdas columna modernas disponen de un 48% más que las celdas columna convencionales. RESULTADOS METALÚRGICOS DE LAS MODIFICACIONES EN PLANTA. A raíz de los cambios realizados en la planta y con el objetivo de determinar el beneficio de la operación con los nuevos equipos se realizaron una serie de muestreos metalúrgicos. Los muestreos se realizaron en paralelo en dos secciones de la flotación primaria de la planta, en una de ellas utilizando la totalidad de las celdas y en la otra sección se “bypasseó” la nueva celda de 130 m3 para cuantificar por diferencia el beneficio proporcionado por el nuevo equipo. Los resultados de los muestreos indicaron que una diferencia de 2.8% en la recuperación de Cobre y 5.1% en la recuperación de Molibdeno. Para evaluar solamente el impacto de la celda adicional en este incremento de recuperación se tuvo en cuenta que en la sección con la nueva celda operando se tuvo una cabeza de cobre mayor y un a granulometría más fina, factores que siempre metalúrgicamente condicionan una mayor recuperación. De otro lado se analizó la mineralización de la pulpa recepcionada en cada una de las secciones, en este punto la sección que alcanzó mayor recuperación había recepcionado una mayor cantidad de mineral secundario, situación que normalmente en nuestra operación dificulta la recuperación. Después de analizar y cuantificar cada uno de estos parámetros se llegó a determinar que el incremento de recuperación solamente por efecto de la celda de 130 m3 fue de 1.7% en Cobre y 3.5% en Molibdeno (Ver Cuadro 1). CUADRO 1
CONCLUSIONES 1.- El incremento del tiempo de residencia de la pulpa en los circuitos de flotación primaria y de limpieza permitió incrementar de manera considerable y sostenida el porcentaje de recuperación de Cobre y Molibdeno en la Concentradora Toquepala (1.7% en Cu y 3.5% en Mo). 2.- Disponer e implementar en planta tecnología de punta en equipos así como mantener el esfuerzo en la obtención de mejores resultados operativos son un camino eficaz para alcanzar altos estándares de
recuperación de metales
valiosos. 3.- Mantener un constante análisis de los diferentes circuitos de la planta en la medida que se producen modificaciones en las condiciones operativas, permite llegar a toma de decisiones acertadas y precisas que repercuten en un alto grado de optimización de una Planta Concentradora.
BIBLIOGRAFÍA 1. Estadísticas y resultados metalúrgicos de Operación en Concentradora Toquepala. SPCC. Superintendencia de Control de Procesos y Metalurgia. 2. Manual de Operaciones Concentradora Toquepala. SPCC. Ing. Eduardo Núñez Zegarra. 3.
Evaluación de celdas 130 m3 Circuito Rougher. SPCC. Ing Freddy Agostinelli Montoya.
