UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINERA, METALÚRGICA Y GEOGRÁFICA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA CURSO: CONCENTRACIÓN Y FLOTACIÓN DE MINERALES
PROFESOR: ING. ANGEL AZAÑERO ORTIZ
CELDAS DE FLOTACION a).
CELDAS CO CONVENCIONALES
A principios del Siglo XIX, las operaciones de concentración de minerales se realizaban en celdas cuyos volúmenes unitarios fuctúan entre los 10 y 100 pies cúbicos. cúbicos. s la marca !enver con con la celda Sub"A #sub"aireadas$ #sub"aireadas$ %oy %oy llam llamad adas as celd celda a a celd celda a #cel #celll to cell cell$, $, evol evoluc ucio ionó nó la fo fota taci ción ón,, no obstante la aparición posterior de celdas de mayor volumen y modelos, aún %oy siguen vigentes en plantas donde las capacidades de operación no permiten el uso de celdas grandes. &tra &tras s marc marcas as como como agit agitai airr #'al #'alig ig%e %er$ r$ y (enco enco #nv #nvir irot otec ec)$ )$ tamb tambi* i*n n +abricaron celdas de volúmenes menores, actualmente discontinuadas. A continuación presentamos las celdas !enver Sub"A Sub"A -elda número 4olumen #pies3$ 5 cell #m3$ 5 cell
/.6 0.06
1/ 10 0. 0./3
1 1/ 0.320
1 1 0.163
1 /1 /2 20 0.7 1.133
/2 0 1.217
30 100 /.3/
special
-8lculo del número de celdas convencionales de fotación Se emplea la siguiente ecuación
t =
n x 1440 x Vk x K Vc
=
n x Vk x K ; donde : Vm
n
9 número de celdas necesarias
4m
9 volumen entrante de pulpa a una operación de fotación #m 3:min$
t
9 tiempo de fotación #minutos$
4)
9 capacidad de la celda #m3$
;
9 es 60< 60< de de su cap capac acid idad ad nom nomin inal al se se desc descue uent nta a el volu volume men n ocupado por las espumas, partes mec8nicas.
4c
9 volumen de pulpa entrante al circuito de fotación #m3:d=a$
1
>emplo se desea fotar /,200 ?@S! de un mineral cuyo e 9 3.00, la pulpa alimentada al circuito de fotación tiene /< de sólidos, se %a determinado Bue se reBuiere 10 minutos de fotación, calcular el número de celdas !enver Sub"A CD1 special
3/E 5 3/E, cuyo volumen nominal
es de /2 +t3:celda #0.7 m3$. -8lculo del volumen de pulpa Bue se alimenta al circuito #4c$ Fp 9 # 100" /$ / 9 3.0 ?@! Agua 9 3 5 /200 9 6/00 ?@:d=a 9 #6/00 ?@:d=a$ : #?@:m 3$
4agua 4sólidos
9 #/200 ?@:d=a$ : #3?@:m 3$
4c
9
6/00 m3:d=a
9
00 m3:d=a
9
000 m3:d=a
-8lculo del número de celdas n=
Vc x t 1440 x Vk x K
3
n=
8000 M / día x 10 min 3
1440 min/día x 0.68 m / celda x 0.70
=
n = 116.7 ≅ 117 celdas N °18
n este caso se debe usar celdas de mayor volumen, por e>emplo celdas Co. 30. 3
n=
8000 M /día x 10 min. 3
1440 min/día x 2.832 M /celda x 0.7
=
28 celdas N °30 9
/ circuitos de
fotación b). CELDAS DE GRAN VOLUMEN
A partir de los aGos 70, empieza a salir al mercado celdas de volúmenes mayores a los 100 pies cúbicos, ya se %abla de celdas de 10, /00, 300 y 00 pies cúbicos, !enver y Agitair son l=deres en la +abricación de estas celdas. Has celdas de gran volumen son aBuellas Bue est8n sobre los 1000 pies cúbicos por unidad y entran al mercado por el aGo 16, en los proyectos de -obriza y ?intaya se instalan celdas de 00 pies cúbicos autoaireadas y 130 pies cúbicos con aire +orzado respectivamente, lo cual incentiva a otras minas a instalar celdas de volúmenes mayores, logran imponerse en las etapas de limpieza de cobre y zinc, por los aGos 0 se instalan celdas gigantes de 300 pies 3, las cuales tienen un nuevo diseGo, son de +orma rectangular con +ondo en J, se %a llegado %asta 10 pies 3 y en +orma circular %asta 2,00 pies3 , diseGadas %asta 6,000 pies 3 #/00m3$, traba>an con control autom8tico de nivel de espumas. Algunas venta>as de usar celda de gran volumen 2
1.
@enor consumo de energ=a por pie 3 Tamaño de celda 100 pie3 300 pie3 00 pie3 1/6 pie3
/.
Hp consumido 100 < #base$ 76< 3< 3<
@enor 8rea de ediKcio stas celdas tienen mayores pro+undidades en consecuencia ocupan menores 8reas, signiKca un menor costo del ediKcio, iluminación y supervisión. Tamaño celda 10 16 / 0
celdas celdas celdas celdas
00 300 /00 100
pies 3 pies 3 pies 3 pies 3
Area requerida Para montaje 3 pie/ 100 pie/ 110 pie/ 100 pie/
Costo de Construcción 100.00 #base$ 1.1 1./ /.01
3. @enor costo por pie3 de celda s m8s +8cil +abricar un motor, un tanBue, Bue dos ó m8s Volumen de Cada Celda 20 pie3 0 pie3 100 pie 3 300 pie 3 00 pie 3 100 pie3
Precio $/pie3 100 < #base$ 1 71 / 36 31
PRINCIPA!" C!#A" #! RAN V%&'!N
A'I?AIF -eldas de fotación, de la 'alig%er -o. tiene una gran cantidad de lengLetas estabilizadoras alrededor del impulsor. -H!A MA@S&C Su caracter=stica principal es Bue suprime la parte central de la columna de fotación, el aire y la pulpa se ponen en contacto en un tubo vertical central Bue ingresa a la celda por la superKcie, su aplicación es para fotación de carbón, plomo y zinc. -H!A H!S Se aplica pre+erentemente en circuitos de limpieza, las celdas disponibles en el mercado tiene volúmenes entre 3 y 16 m3. -H!A ;&N Ha fotación se realiza en varias unidades conectadas en l=nea, parecidas a la
fotación convencional, los costos de maBuinaria y eBuipo son 30 a 70
3
por ciento menores, se aplica en fotación de carbón y fotación inversa de minerales de %ierro.
O&&?P
stas celdas son +abricadas por la Ooot% -o. y son probablemente las m8s peBueGas, usada principalmente en la fotación roug%er. (@-& n 130 +ueron conocidas como las celdas Nagergren, (emco %a sido l=der en la +abricación de grandes celdas de fotación, en 16 introdu>o la primera celda de /m3 , en 13 la de 23 m 3 y en 17 la de 7m 3, se usan en la fotación de +os+atos, cobre, plomo, zinc y oro. Has celdas de última generación de (emco se denominan Smart-ell, en tamaGos %asta de 12/ m3. @AX(HH Son celdas cil=ndricas, se caracterizan por presentar un ba>o nivel de aireación , menor 8rea de piso y de espumas por unidad de volumen CA'AP@ Nabricadas por @itsui del Mapón, son celdas cil=ndricas desarrolladas para fotación de part=culas ultraKnas y precipitados de efuentes contaminados de una concentradora de minerales de plomo y zinc. &J?&;J@J Al inicio de los 0, &uto)umpu ya era l=der en el suministro de celdas de fotación, las de mayor volumen alcanzaban los 100m3 y sus bondades descansan en una buena dispersión de aire y el mantenimiento de sólidos en suspensión en todo el tanBue, una venta>a adicional era Bue la m8Buina pod=a arrancarse aún arenada debido a su impulsor de di8metro peBueGo. Actualmente producen la celda denominada ?an)cell, se considera cada celda de fotación como un reactor unitario , alcanzan volúmenes de 130 m 3 #&;"130 ?-$. !C4F !enver Buipment desarrollo dos tipos de celdas, las -ell to -ell y las !F, las celdas -ell to -ell +ueron la evolución de las Sub A , las m8Buinas !F se aplican en roug%er, y en cleaner, se caracteriza por el uso en recirculación %omog*nea de la pulpa a trav*s del impulsor, lo Bue permite la mezcla de la pulpa con aire a ba>a presión, elimina los problemas de QarenamientoE y Qzonas muertasE, as= se logra obtener un mayor volumen de fotación, alcanzan volúmenes de 130, 170 y /00 m 3 -H!AS !&FF &HI4F Ha compaG=a !orr &liver puso en el mercado las celdas !&"10 #22 m 3$ actualmente +abrican la !&"300F? de 100m 3, se aplican en la fotación de minerales de -u, b. 4
!A4-FA stas celdas son neum8ticas, se aplica en menas de plomo y zinc. NH&?AIF &peran %idr8ulicamente
el agua aspira suKciente aire %asta el +ondo de
la columna, el alimento a las celdas se %ace por la parte superior, de tal +orma Bue las part=culas y las burbu>as fuyen en contracorriente, part=culas gruesas como 12 mallas, pueden ser fotadas. A;F on !ol"menes de m#s de 40 m 3$ son %sadas &a'a t'ata' %na !a'iedad de s%l(%'os$ de tan)%e 'ectan*%la' con %na &e)%e+a inclinaci,n &a'a la -ona de las es&%mas.
c). CELDA COLUMNA
Hos
canadienses
ierre
Ooutin,
introdu>eron la celda columna,
Femy
?remblay
y
!on
(%eeler,
por la d*cada del 70 con el ob>eto de
procesar minerales Knos y aplicarlos en las etapas de limpieza de los circuitos de fotación, varias -ompaG=as @ineras productoras de cobre y molibdeno lo adoptaron para la etapa de separación y limpieza con resultados muy alentadores, prob8ndose posteriormente en las etapas de
relimpieza y roug%er,
en algunos casos con
*5ito lomo, Rinc, &ro y
-arbón. Figura N°1
CELDA COLUMNA
%peración Ha pulpa entra a unas /:3 partes de la zona in+erior de la celda y encuentra una corriente de aire ascendente, el concentrado rebosa por la parte superior, simult8neamente un spray de agua colocado en la parte
alta de la celda lava las espumas removiendo la ganga o est*ril Bue se descarga por la parte in+erior. l aire a presión es introducido mediante generadores internos o e5ternos de burbu>as y son los inyectores de aire lo Bue reciben mayor atención, se puede aKrmar Bue los generadores de burbu>as son el corazón de la celda columna.
Conceptos ()sicos 1. Poldup." Se deKne como el < de volumen en la columna usada por el aire en cualBuier momento, el l=mite del %oldup es 17<. Se determina por la ecuación Poldup 9 # P espuma: P columna$ 5 100 /. Impending %oldup." !eKciencia para trasladar el concentrado al overfoT. 3. O=as." s la relación entre el fu>o del relave y el fu>o de alimentación, este valor es igual o mayor Bue la unidad por adición de agua de lavado. 2. Spargers." Son generadores de burbu>as en +orma tubular con peBueGos agu>eros a trav*s de los cuales se inyecta aire. Varia(les 1. Nlu>o de alimentación /. Nlu>o de aire y agua de lavado 3. Civel de pulpa y espuma 2. < de sólidos . !osiKcación de reactivos Ventajas ♦
@enor costo de instalación, operación y mantenimiento.
♦
N8cil automatización y control por computadora.
♦
-onsumo de energ=a y reactivos de fotación menores.
♦
?raba>a con bias positivo y menor tiempo de retensión.
♦
@e>ores resultados en grado #/ a 2<$ y mayor recuperación / a 3< adicional con respecto a las celdas convencionales.
*onas Se distinguen dos zonas b8sicas en la celda, Nigura CD 1 recuperación ó colección y zona de limpieza. +orma
6
zona de
Se caracterizan por su +orma rectangular, cuadrada o redonda con poco di8metro una
gran altura prevalece la +orma redonda. /i*%'a N 2.Medida de la &'esi,n del *as di'ecci,n de (l%o en celda col%mna
Aireación l sistema de inyección de aire es la parte +undamental y se realiza mediante inyectores internos o e5ternos, Bue buscan me>orar la producción de burbu>as y el tamaGo de las mismas, se %an usado inyectores cer8micos, tubos per+orados, cubiertos con lonas de Kltro y últimamente el generador de burbu>as desarrollado por el Oureau de @inas de stados JnidosU el sistema consiste en la disolución de aire en agua alimentados a una c8mara peBueGa conteniendo canto rodado a presiones Bue fuctúan entre 70 a 60 SI, tambi*n el burbu>eador microcel de rocess ngineering Fesources, Inc. Bue son mezcladores est8ticos para disponerse +uera de la columna +ormando microburbu>as Bue van desde 700 a 1000 micras, Knalmente podemos mencionar los slam >et sparger de -anadian rocess ?ec%nologies de regulación autom8tica de gas, traba>an +uera de la columna y son diseGadas para +8cil instalación y mantenimiento en l=nea. A,ua de a-ado ?iene +unciones muy importantes 1. Normar el b=as. /. @antener el nivel de pulpa y espuma 3. Himpiar el concentrado. 2. Hubricante de las part=culas minerales. 7
Instrumentación . Control Ha celda columna es muy vers8til su control se puede %acer en +orma manual, mediante instrumentación b8sica, ó automatizada y conectada a un computador desde donde se puede e+ectuar el control del proceso.
Instalación Ha instalación de la celda columna se puede realizar para traba>ar en serie, Nigura CD3 ó en paralelo, Nigura CD2 en el primer caso se %ace con el ob>eto de realizar todo el proceso en celdas columnas y la instalación en paralelo generalmente traba>ar8 con un circuito adicional de celdas convencionales donde se fotar8 un scavenger para lograr me>ores resultados en grado y recuperación.
Figura N° 3 INSTALACIÓN EN SERIE
8
Figura N° 4 INSTALACIÓN EN PARALELO
#ia,rama de +lujo Ha ubicación de la celda columna dentro del circuito de fotación convencional, Nigura CD puede ser en +orma parcial dentro del circuito, Nigura CD7 ó reemplazar todas las celdas convencionales, Nigura CD 6 por celdas columna.
Figura N°5 CIRCUITO CONVENCIONAL
Figura N° CIRCUITO CONVENCIONAL CON CELDA COLUMNA
Figura N°! CELDAS COLUMNA EN TODO EL CIRCUITO DE FLOTACIÓN
").
CELDA DE CONTACTO
n los últimos aGos se %a concluido Bue la retención del aire es un +actor importante en el rendimiento de una celda de fotación, la caracter=stica
10
importante de las -eldas de Nlotación Ceum8tica es el tiempo de fotación, la mayor=a de estas celdas reBuieren poco tiempo para fotar. ara me>orar el tiempo de fotación se inicio traba>os de investigación auspiciado por el 'obierno -anadiense e Inversionistas rivados para dar inicio a lo Bue llamaron la celda de contacto, cuyas caracter=sticas combinan lo me>or de celdas neum8ticas, celdas columnas y sistema de inyección de aire, las caracter=sticas principales de las celdas contacto son 1. Sistema de Inyección de aire JSO@, para controlar el tamaGo de las burbu>as /. Sistema de contacto presurizado para me>or control sobre la retención de aire dentro del contactador. 3. Sistema de separación y desenganc%e en un eBuipo similar a una columna de fotación artes de la celda contacto. I -ontactador." donde se lleva a cabo la mezcla de aire y pulpa. II
l Separador." donde la mezcla se separa en dos productos -oncentrado y relave, +unciona muy parecido a una celda columna, sin embargo su altura solamente es una tercera parte y no tiene esparsores de aireU la mezcla aire"pulpa entra a un metro arriba del
+ondo, el concentrado recibe agua de lavado. Hos resultados de estas investigaciones %an reportado me>oras en a. art=culas gruesas y Knas, b. Nlotación roug%er y limpieza. ?ipos de -eldas y ?iempo de Nlotación Celdas
-onvencionales -olumna Ceum8tica ;&N MA@S&C -&C?A-?&
Retensión aire < V10 10 V / W 7 W 2 V #controlable$
de Tiempo +lotación Segundos 1 V / 10 V / 1 1 1
Ciudad Universitaria, Marzo del 2009
11
de
Figura N°# DIA$RAMA DE FLU%O CON CELDAS DE CONTACTO EN ROU$&ER ' SCAVEN$ER
12
(I(LIO$RAFIA 1. Alvarez Moisan Jaime y Bocaz Bocas Jorge, "ecu!eracin de #art$culas %inas & %lotacin en Columna", Universidad de Conce!cin C'ile, 19() & #ag. 2.1 & 2.1). 2. Aza*ero +rtiz Angel, Avances en %lotacin Columnar-, #royecto / 011010(1, C 3 UMM, 4ima, #er5, 2001. #6g. 1 3 20. 7. Barrios 8odoredo, "Avances :ecnolgicos en Celdas de %lotacin", Mundo Minero, ;dicin 2002, A Julio 2001. >. C$a. Minera an gnacio de Morococ'a .A. "Manual de +!eracin de Celdas Columnas", Agosto 1990, #6g. 1& >7. . Com!a*$a Minera Mil!o .A. "%lotacin Columnar a nivel #iloto en la #lanta Concentradora Mil!o", 19((, #6g. 1&. ). %oot Jr. ?onald ";studios de %lotacin Columnar", Bureau o Mines, Centro de nvestigacin de 4a@e City, #6g. 17) & 1=(. & UA, 19(. 8.4. +ntario Canad6, #6g. >> & >9, et. 1997. (. .;. yslouzil y 8. ?6vila #o
"A!licaciones ndustriales de la Celda
Columna como oug'er", Cell ;ngineering 4td., 17, est )> t'. Ave. ancouver, Canad6, #6g. 1&), 199>. 9. J.:. %urey y 8. ?6vila #o t' Ave. ancouver, Canad6, #6g. 1 & 9, 199>.
(I(LIO$RAFIA 1. Alvarez Moisan Jaime y Bocaz Bocas Jorge, "ecu!eracin de #art$culas %inas & %lotacin en Columna", Universidad de Conce!cin C'ile, 19() & #ag. 2.1 & 2.1). 2. Aza*ero +rtiz Angel, Avances en %lotacin Columnar-, #royecto / 011010(1, C 3 UMM, 4ima, #er5, 2001. #6g. 1 3 20. 7. Barrios 8odoredo, "Avances :ecnolgicos en Celdas de %lotacin", Mundo Minero, ;dicin 2002, A Julio 2001. >. C$a. Minera an gnacio de Morococ'a .A. "Manual de +!eracin de Celdas Columnas", Agosto 1990, #6g. 1& >7. . Com!a*$a Minera Mil!o .A. "%lotacin Columnar a nivel #iloto en la #lanta Concentradora Mil!o", 19((, #6g. 1&. ). %oot Jr. ?onald ";studios de %lotacin Columnar", Bureau o Mines, Centro de nvestigacin de 4a@e City, #6g. 17) & 1=(. & UA, 19(. 8.4. +ntario Canad6, #6g. >> & >9, et. 1997. (. .;. yslouzil y 8. ?6vila #o
"A!licaciones ndustriales de la Celda
Columna como oug'er", Cell ;ngineering 4td., 17, est )> t'. Ave. ancouver, Canad6, #6g. 1&), 199>. 9. J.:. %urey y 8. ?6vila #o t' Ave. ancouver, Canad6, #6g. 1 & 9, 199>. 12.
ierra 8arc$a, %rancisco ";valuacin :ecnolgica del #roceso de %lotacinE Celda Columna", evista ocas y Minerales, #6g. >0, Junio 19().
17.
ocolic' 8uzm6n, ;duardoF 4lerena odr$guez ., "?eterminacin del old&u! en Celdas de %lotacin Columnar" caso mina CuaGone, HH Convencin de Miner$a de :acna, evista Miner$a, #6g. 1( & 20, ov&?ic 19((.
1=.
Universidad acional de ngenier$a ":ecnolog$a de la %lotacin de Minerales & %lotacin Columnar" eminario :aller del 70 etiem
1).Iianatos J.B. ";s!umas de %lotacin en Columnas", :esis #'.? University o Mc 8ill, Montreal, ue, ov. 1992.
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