“Quebrando paradigmas en la molienda/clasificación”
Hector Toro
Quebrando Paradigmas en la Molienda / Clasificación
Héctor H. Toro, Gte. de Ventas, Moly-Cop Chile S. A.
RESUMEN Los paradi paradigma gmass son “creen “creencia ciass colect colectiva ivass que inf influy luyen en en el compor comportami tamient ento o social social”. ”. Ptolomeo proclamó su verdad: “La TIERR es el centro del !niverso”" por lo tanto" todo gira alrededor de ella. #uando esta afirmación fue declarada un dogma de fe por la iglesia católica" la creencia colectiva que nuestro planeta era el centro del !niverso se convirtió en una verdad aceptada por “todos”" cualquier cuestionamiento fue rec$a%ado por a&surdo. Lo curi curios oso o es que que vari varias as gener generac acio ione ness de sere seress $uma $umano noss vivie viviero ron n su vida vida con con el plen pleno o convencimiento de que esta&an en el centro del universo y se comportaron de acuerdo con esa convicción 'algo as( como creerse el $oyo del queque). La conminución no est* e+enta de paradigmas" que como tales muc$as veces limitan la posi&ilidad de optimi%ar los circuitos de molienda,clasificación ya sea por causa del dise-o origin original al u operac operacion iones es enmarc enmarcada adass en concep conceptos tos opera operacio cional nales es restri restringi ngidos dos por por los parad paradigm igmas. as. El presen presente te estudio estudio tuvo tuvo por o&eto o&eto e+plor e+plorar ar el potenc potencial ial de optim optimi%a i%ació ción n opera operacio cional nal de un circu circuito ito de mol molien ienda da conven convencio cional nal dado" dado" median mediante te la &/sque &/squeda da de condiciones operacionales y de proceso que est0n fuera del rayado de canc$a impuesto por los paradigmas e+istentes. La metodolog(a empleada $ace uso intensivo de modelos matem*ticos y simuladores digi digita tale less del del proc proces eso" o" am am&i &ien enta tado doss en el paqu paquet etee de prog progra rama mass Moly-C Moly-Cop op Tools Tools" recientemente desarrollado por la organi%ación 1oly,#op 2rinding 3ystems. 44444444444444444444444444444444444444 44444444444444444444444444 444444444444 I5 3imposio Internacional de 1ineralurgia TE#3!P" Lima" Per/ gosto 6,7" 8998
IV Simposio Internacional de d e Mineralurgia - TES!"
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Hector Toro
“Quebrando paradigmas en la molienda/clasificación”
INTRODUCCIÓN Los paradigmas son reglas y reglamentos que esta&lecen l(mites. Es algo as( como en un campo de f/t&ol que est* marcado con l(neas de cal para ugar la pelota dentro de esos l(mites. 3i la pelota sale de esas l(neas" el uego o el partido se detiene. Esas son las reglas del uego y tam&i0n sus l(mites. Los paradigmas" son costum&res y formas de ver las cosas. !n paradigma puede ayudar como tam&i0n en alg/n momento puede o&staculi%ar el desarrollo de cualquier actividad $umana. ctuamos de acuerdo a lo que creemos y pensamos. 5eamos algunos eemplos de paradigmas: La cocina es para las mueres. En general los $om&res creemos que la cocina se $a $ec$o sólo para las mueres y que si alguien participa en el arte culinario" es mano ca(da. 5isto as(" los $om&res nos a&stenemos de participar" pero" eso sólo es un paradigma" nos impone reglas y por lo tanto una conducta Es un paradigma tam&i0n" la forma de administrar las empresas" la forma de dar misa o culto" la forma de ugar un determinado deporte" los l(mites municipales" los l(mites territoriales de las naciones y los conceptos que tenemos de cada cosa. En alg/n momento" los paradigmas se rompen por necesidad. 3iempre $a ocurrido as(. 5alga decir que un paradigma se cam&ia por otro pero" el paso de un paradigma a otro" es altamente desconcertante y produce una resistencia tremenda de parte de los implicados Pudi0ramos decir" que los paradigmas son como modas que van y que vienen: antes" las mueres gordas eran las preferidas" $oy son las delgadas. En las escuelas el castigo corporal era la forma de educar" $oy es la persuasión. En el tra&ao" el grito" el rega-o" la %ancadilla y la pelea entre departamentos es el paradigma que le est* dando paso al &uen trato" al reconocimiento por m0ritos" a la educación y entrenamiento en &ase a lo que se necesita" al tra&ao en equipo y a entender que siempre $ay una meor forma de $acer las cosas. Los paradigmas ,como ya se dio, nos limitan y no dean ver los acontecimientos que se est*n produciendo fuera de las reglas. Todo nos parece malo. ;acer cam&ios en una sociedad es algo que requiere muc$a valent(a" porque no es f*cil demostrar que lo nuevo que viene va a ser meor. Los paradigmas nos $acen ver las cosas posi&les como imposi&les. Lo que no est* dentro del esquema" no funciona. La conminución no est* e+enta de paradigmas" que como tales muc$as veces limitan la posi&ilidad de optimi%ar los circuitos de molienda,clasificación ya sea por causa del dise-o original u operaciones enmarcadas en conceptos operacionales restringidos por los paradigmas. En nuestra opinión los siguientes son los paradigmas que se manifiestan con mas frecuencia entre los que participamos del am&iente de los “moledores”:
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Los ciclones deben operar con una alimentación lo más diluida posible
Se debe evitar la operación del circuito a altos niveles de carga circulante
Las bombas de velocidad variable son un lujo prescindible
Se requiere de ciclones más pequeños para cortar mas fino
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OBJETIVOS DEL ESTUDIO El presente estudio tuvo por o&eto e+plorar el potencial de optimi%ación operacional de un circuito de molienda convencional dado" mediante la &/squeda de condiciones operacionales y de proceso que est0n fuera del rayado de canc$a impuesto por los paradigmas e+istentes. La metodolog(a empleada $ace uso intensivo de modelos matem*ticos y simuladores digitales del proceso" am&ientados en el paquete de programas MolyCop Tools" recientemente desarrollado por la organi%ación 1oly,#op 2rinding 3ystems.
MARCO TEORICO REFERENCIAL Los fundamentos teóricos de los diversos modelos matem*ticos que sirvieron de &ase para la estructuración de los distintos simuladores incorporados a Moly-Cop Tools fueron presentados durante el III 3imposio Internacional de 1ineralurgia TE#3!P" efectuado en Lima en gosto del 8999.
QUEBRANDO PARADIGMAS ANALISIS DE UN CASO IPOTETICO
El tema de la molienda,clasificación" en particular" constituye en &uen eemplo para a&ordar la tarea de que&rar paradigmas" ya que" como resultado de los nota&les esfuer%os de investigación aplicada" reali%ado durante estas /ltimas d0cadas" e+iste actualmente una amplia &ase emp(rica para aceptar que el desarrollo de los modelos y los simuladores estructurados" son realistas y representan respuestas cuantitativas ampliamente aceptada ante m/ltiples interrogantes que normalmente surgen so&re la materia. modo de eemplo" se $a considerado el caso $ipot0tico de una sección de un circuito dado" operando a ra%ón de =99 ton>$r de mineral seco de alimentación ' s ? 8.@ ton>mA)" &ao la configuración de #ircuito Birecto 'ver Cigura D). En su condición &ase" el molino de olas de
[email protected] + 88G opera a 68H de su velocidad cr(tica con A@H 'aparente) de llenado total con &olas" en circuito cerrado 'Birecto) con = ciclones de 8” con vorte+ de D9” y ape+ de F”. El agua total adicionada al circuito es la suficiente para mantener una dilución en el re&alse de los ciclones equivalente al =8H sólidos. El tama-o de alimentación 'C @9) oscila en torno a las 7999 micras y el tama-o de producto final molido 'P @9) es cercano a las D69 micras" la carga circulante en la molienda es de sólo 8ADH.
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Moly-Cop Tools
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TM
Remarks
Simulation N°
0
C!so $!se.
psi
10.53
# of Cyclones Vortex "pex
4 9.10 4.55
% Solids
)).03
ton/"r
#001
,80
90))
*'&ton *io
42.00 % Solids 58.55 % - Size 18 1700 P!0
Circ. o!d 3 &'r
0.31 $pf 0.333 $p(
*!ter+ 3 &'r
2.31 1302
*!ter+ 3 &'r
531.4
% Solids
1.53
218.3
$ross k% % $!lls % Critic!l % Solids
10.)9 1.30
#&1'1 38.00 )2.00 )2.00
Cigura JKD., #ircuito 1olienda,#lasificación" #aso ase Tomando como #aso ase el circuito de molienda antes descrito" se llevó a ca&o un conunto de simulaciones con el fin de e+plorar mediante un simulador estructurado en el modulo B!llSi" de Moly Cop Tools cuyos par*metros fueron previamente sintoni%ados mediante el módulo B!llP!#!"- la respuesta del circuito de molienda &ao las siguientes condiciones operacionales: Efecto del porcentaje de sólidos de O’Flow del ciclón con bomba de velocidad
fija La Ta&la JK D resume el conunto de simulaciones" detallando las condiciones operacionales del circuito as( como sus resultados metal/rgicos. #a&e se-alar que la condición de om&a de velocidad fia se $a caracteri%ado por el producto entre el Cluo de Pulpa impulsada y la presión de la &ater(a de ciclones" el que para el caso que se anali%a" equivale a una energ(a neta de 8.AMN.
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EFECTO DE ' DE SOLIDOS DE REBALSE A P(Q )$o"$!* CONSTANTE+ &,-./
( de Sólidos )*+lo, ( de Sólidos -*+lo, ( de Sólidos +eed CC t." P!0 ( de +inos M/ .f Pressure 1gua N2 de Ciclones /iametro Ciclón
42.00
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342.00
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0.30
0.30
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10.40
10.40
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551.)0
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590.00
#0).#0
4.00
4.00
4.00
4.00
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2#.00
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Efecto del porcentaje de Sólidos del O’Flow para Fine!a de "roducto
#onstante$ "%&'()& um La Ta&la JK8 resume el conunto de simulaciones" detallando las condiciones operacionales del circuito as( como sus resultados metal/rgicos. La tarea de mantener una calidad de producto fia en diferentes condiciones de dilución del OGClo" necesariamente implica contar con una &om&a de velocidad varia&le" capa% de a&sor&er el aumento de la carga circulante del circuito. EFECTO DE ' DE SOLIDOS DE REBALSE A P/1 + &21 3" ( de Sólidos )*+lo, ( de Sólidos -*+lo, ( de Sólidos +eed CC t." P!0 ( de +inos M .f Pressure gua N2 de Ciclones iametro Ciclón P3Q
42.00 )).02 1.53 2.31 400.00 1)0.00 20.0 0.32 10.50 521.30 4.00 2.00 1398.00
40.00 )8.58 1.29 2.42 413.30 1)0.00 19.01 0.29 11.0 598.20 4.00 2.00 12)4.00
38.00 80.25 1.09 2.55 42.20 1)0.00 1).49 0.2 12.90 )3.00 4.00 2.00 19395.00
3.00 82.03 0.93 2.9 438.80 1)0.00 1.05 0.24 14.40 )5).00 4.00 2.00 23211.00
34.00 83.93 0.80 2.8 451.00 1)0.00 14.8 0.21 1.00 851.)0 4.00 2.00 2)913.00
T!$l! N% 0 Efecto de las variaciones de *ure!a del mineral
La Ta&la JKA resume el conunto de simulaciones" detallando las condiciones operacionales del circuito as( como sus resultados metal/rgicos. 3e $a determinado la dure%a del mineral variando el par*metro & del modelo de molienda en Q>, D9H alrededor de un mineral de dure%a normal y en am&as condiciones se anali%ó por simulación la respuesta del circuito con &om&a de velocidad fia y &om&a de velocidad varia&le para alcan%ar un producto de calidad requerido. #a&e se-alar que en caso de la &om&a de velocidad fia" la respuesta al cam&io de dure%a estar* limitada por la m*+ima energ(a de impulsión disponi&le" esto es 8.A MN.
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BOMBA DE VEL5 VARIABLE 6s BOMBA DE VEL5 FIJA - EFECTO DE DURE7A DEL MINERAL DURO FIJA VARIABLE ( de Sólidos )*+lo, ( de Sólidos -*+lo, ( de Sólidos +eed CC t." P!0 ( de +inos M .f Pressure gua N2 de Ciclones iametro Ciclón P3Q
42.00 )8.03 2.39 2.42 394.30 193.00 18.8) 0.31 10.0 523.80 4.00 2.00 1398.00
34.)2 81.) 0.53 2.8 400.00 1)0.00 15.38 0.24 13.50 )30.90 4.00 2.00 21115.00
NORMAL 42.00 )).02 1.53 2.31 400.00 1)0.00 20.0 0.32 10.50 531.30 4.00 2.00 1398.00
BLANDO FIJA VARIABLE 42.00 ).0 0.)5 2.22 404.80 150.10 22.32 0.32 10.50 53).)0 4.00 2.00 1398.00
42 )8.13 1.)9 2.252 442.5 1)0 20.3) 0.298 11.8 58).) 4 2 1558
T!$l! N%, la lu% de los resultados o&tenidos del conunto de simulaciones efectuadas" se est* entonces en condiciones de esta&lecer las siguiente afirmaciones con relación a los PARADIGMAS4 que reconocidamente limitan la operación óptima de los circuitos de molienda,clasificación:
"aradigma Los ciclones deben operar con una alimentación lo más diluida posible
F!lso 3i la &om&a es de velocidad fia" agregar mas agua al caón implica necesariamente reducir el tonelae de alimentación fresca y por lo tanto" no es recomenda&le. 3i la &om&a es de velocidad varia&le la mayor carga circulante generada impide la dilución de la alimentación a los ciclones.
En efecto" la Cigura JK 8 grafica el efecto del H de sólidos de la alimentación a la &ater(a de ciclones so&re la capacidad de tratamiento del circuito operando con &om&a de velocidad fia y &om&a de velocidad varia&le. La grafica muestra que en caso de operar con &om&a de velocidad fia" a medida que se agrega agua para diluir el re&alse del ciclón" el sistema responde" &aando dr*sticamente el tonelae de modo de mantener el nivel del po%o de la &om&a limitado por la m*+ima capacidad de &om&eo de 0sta.
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Fi83#! N% 09 E:e;
li=os =e Ali"e?? ! Ci;lo?es 500
Bo"$! Vel5V!# Bo"$! Vel5 Fi@!
480
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36.00 38.00
420 40.00 400
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380 40.00 360 38.00 340 36.00 320 34.00 300 55
56
57
58
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60
61
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' =eSoli=os Ali"5 Ci;lo?es
En cam&io si se dispusiera de una &om&a de velocidad varia&le" el sistema de control asociado mantendr(a la calidad del producto P @9 del circuito ante el aumento tanto de la dilución del OGClo como la carga circulante" ca&e se-alar que de&ido al aumento de la carga circulante el H de sólidos de alimentación a la &ater(a de ciclones var(a en un rango muy estrec$o. El grado de li&ertad que aporta la &om&a de velocidad varia&le trae como consecuencia un incrementando significativo de la capacidad de tratamiento del circuito para la misma tarea de molienda.
"aradigma Se debe evitar la operación del circuito a altos niveles de #arga #irculante Falso !na alta #arga #irculante permite mantener un &ao contenido de part(culas finas dentro del molino y por lo tanto se logra concentrar una mayor proporción de la energ(a de molienda en las part(culas gruesas que necesitan ser molidas.
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Burante la 8 mitad de los @9" SE 3ep/lveda" en un intento por resolver la carencia o&servada de criterios optimi%antes en los circuitos de molienda, clasificación" propuso a la comunidad una #uarta LeyU" la cual se-aló pautas concretas para la &/squeda de meores rendimientos operacionales en circuitos de molienda,clasificación" a partir de un simple postulado &*sico: "ara una óptima eficiencia global del circuito$ se requiere que la concentración de part+culas finas en el interior del molino sea la m+nima posible$ para una tarea de molienda dada partir de tal postulado se propone optimi%ar la distri&ución de energ(a entre las distintas fracciones granulom0tricas" &usc*ndose ma+imi%ar la velocidad de molienda de las part(culas m*s gruesas as( como minimi%ar la so&remolienda de las part(culas m*s finas" es decir" para una tarea de molienda dada" el proceso de molienda ser* tanto m*s eficiente como gruesa sea la carga en el interior del molino. #omplementando lo afirmado" la Cigura JK A grafica el efecto de la carga circulante so&re la capacidad de tratamiento del circuito as( como el y pass de Cinos en la descarga de los ciclones" considerando la operación" ya sea" con &om&a de velocidad fia o &om&a de velocidad varia&le.
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1
Bo"$! Vel5V!# Bo"$! Vel Fi@!
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s o n i F e d s s a 0.4 P y B
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0.2
320 300
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280
300
% de Carga Circulante
El aumento de la carga circulante en el circuito" es evidente que resulta adecuadamente maneado mediante la e+istencia de una &om&a de velocidad varia&le" con la cual es posi&le alcan%ar con mas facilidad las condiciones operacionales optimi%adas derivadas de los postulados de la #uarta LeyU"
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"aradigma Las bombas de velocidad variable son un lujo prescindible
Falso Las &om&as de velocidad varia&le otorgan una valiosa fle+i&ilidad para so&rellevar cam&ios en las caracter(sticas del mineral de alimentación" tales como dure%a y perfil granulom0trico
Las condiciones operacionales de un circuito de molienda pueden mantenerse dentro de un marco delimitado por el equipamiento e+istente y en consecuencia las posi&ilidades de alcan%ar un optimo operacional estar* sueto a ello. En tal caso el operador austar* las condiciones a trav0s de las varia&les manipuladas de modo de mantener el circuito en una condición esta&le para una tarea de molienda dada. 3in em&argo tal condición esta&le de operación es a menudo pertur&ada por las variaciones naturales que ocurren en la dure%a del mineral alimentado y por la modificación del perfil granulom0trico como consecuencia de la segregación e+istente en las tolvas de alimentación. En tal caso" la tasa de tratamiento del circuito es significativamente afectada" cuando se trata de un aumento de dure%a" la tasa disminuye y cuando el mineral es mas &lando la tasa aumenta. En am&as condiciones" la &om&a de impulsión a ciclones uega un rol importante en cuanto al efecto so&re la tasa de tratamiento" si 0sta es de velocidad fia o velocidad varia&le" la Cigura JK = muestra gr*ficamente tal situación. El $ec$o de disponer de una &om&a de velocidad varia&le" permite al operador sacar provec$o al m*+imo de una condición favora&le causada por un mineral mas &lando" en cam&io" con &om&a de velocidad fia el incremento de la tasa de tratamiento est* limitado por la m*+ima energ(a de impulsión disponi&le en la &om&a. El efecto de la variación en la granulometr(a de alimentación" en general afecta al circuito en modo similar al efecto de la variación de dure%a.
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Fi83#! N% 9 E:e;? =e D3#e! y G#!?3lo"e<#! =e Ali"e??5 460 Bo"#a $el.$ar Bo"#a $el Fi%a
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D3#e! =e Mi?e#!l Besde el punto de vista de la inversión inicial" la instalación de una &om&a de velocidad varia&le puede resultar de un monto mayor que la de una de velocidad fia" pero es en esa instancia en la que es m*s facti&le de conseguir su instalación" ya que una ve% en operación" los presupuestos son mas restringidos y ser* el cam&io de un costo mas elevado. "aradigma, Se requiere de ciclones más pequeños para cortar mas fino Falso, Es posi&le o&tener los mismos cortes y eficiencia de clasificación con cualquier di*metro de ciclón" austando adecuadamente el JK y geometr(a de los ciclones de la &ater(a.
En efecto el conunto de simulaciones que detalla la Ta&la JK=" fueron efectuadas para el circuito caso &ase de la Cigura JKD" mediante las simulaciones se determinan el JK de ciclones y geometr(a de cada uno de los tama-os anali%ados" que cumplen con la tarea de molienda previamente esta&lecida. En cada caso" se $a dise-ado un ciclón ideal en el cual los di*metros del 5orte+ y pe+ y la altura del ciclón est*n determinados por el di*metro del ciclón. #on respecto a los par*metros del modelo modificado de Plitt" se $a usado en para cada tama-o los que se proponen en el 1oly #op Tools. IV Simposio Internacional de Mineralurgia - TES!"
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EFECTO DE GEOMETRIA DE CICLONES DIAMETRO N% CICLON CICLON
CURVA DE CLASIFICACION " )Pli<< P!#!"5* Bp: =1
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' DE SOLIDOS UFlo
Ali"5
VARIABLES OPERACIONALES CC
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COMENTARIO FINAL El eemplo anali%ado fue dise-ado con el propósito de resaltar y promover el importante potencial que representa la reciente disponi&ilidad del paquete de softare Moly-Cop Tools" como valiosa $erramienta de an*lisis de procesos de moliendaV tanto e+istentes como en etapa de proyecto" en particular en el o&etivo de -uebrar "aradigmas en la .olienda/#lasificación. En conclusión ante pr*cticas operacionales y de dise-o tales como:
Dil3;i>? posli=os p!#! l! :lo? po# e@e"plo4 Se recomienda agregar toda el agua posi&le al po%o y as( operar el circuito en una condición optimi%ada.
Ope#!;i>? =e los hi=#o;i;lo?es ;o? =es;!#8!
C!l;3l!# l! $o"$! =e I"p3lsi>? ! l! $!
Cinalmente" los paradigmas ,como ya se dio, nos limitan y no dean ver los acontecimientos que se est*n produciendo fuera de las reglas. Todo nos parece malo. ;acer cam&ios en un proceso dado es algo que requiere muc$a valent(a y perseverancia" porque no es f*cil demostrar de ante mano que lo nuevo que viene va a ser meor
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1ediante la metodolog(a de an*lisis propuesta" con la que se nos permite estudiar el circuito de molienda,clasificación simulando todas las alternativas posi&les de implementarse industrialmente ,con resultados confia&les y ampliamente aceptados, se demuestra que es posi&le promover los cam&ios so&re &ases t0cnicamente sólidas y con ello romper los paradigmas generalmente e+istentes en la operación de un circuito de molienda,clasificación" esta&leci0ndose" sin duda" una sólida plataforma de sustentación para impulsar las posteriores evaluaciones optimi%antes a nivel industrial.
REFERENCIAS D.
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