Espesamiento Relaves Jri

COMPORTAMIENTO REOLOGICO DE LOS RELAVES DE ALTA DENSIDAD Patrón de comportamiento reológico extremo de relaves chilenos

Dr. Ramón Fuentes Aguilar Dr. Ing. (Erlangen) Patricio Ruz Guerrero

10 de Noviembre 2010

DESCRIPCION SISTEMICA

MODULOS MODULOS FUNCIO FUNCIONALES NALES - OPERATIV OPERATIVOS OS

ESPESAMIENTO

TRANSPORTE

DEPOSITO

DESCRIPCION SISTEMICA SECUENCIA DE DISEÑO

DEPOSITO

TRANSPORTE

ESPESAMIENTO

ASPECTOS INFLUYENTES DE LA REOLOGIA

ESPESAMIENTO

TRANSPORTE

DEPOSITO

•Dinámica de las rastras •Flujo hacia el underflow underflow w •Tensión de fluencia en el underflo •Más…

•Pérdidas de carga en las líneas •Tipo de bombas •Derrateo de las bombas •Eventual segregación y depósito de fondo •Más… •Pendiente de depósito •Encogimiento •Eventual channeling •Más…

TENSION DE FLUENCIA Y VISCOSIDAD DE RELAVES TENSION DE FLUENCIA: Dificultad para que se inicie el escurrimiento

Mezger (2006)

TENSION DE FLUENCIA Y VISCOSIDAD DE RELAVES

VISCOSIDAD Mide la dificultad:  No para fluir  Sí para fluir rápidamente

Experimento virtual: SE EXTRAE BRUSCAMENTE UNA PALETA DESDE UN POTE LLENO DE UN LIQUIDO. SE ESPERA HASTA QUE EL FILM SE ADELGAZA A LA MITAD A 50 MILIMETROS DESDE EL PUNTO INICIAL

TENSION DE FLUENCIA Y VISCOSIDAD DE RELAVES

Agua: T = 1/10 segundo

Miel: T = 8 minutos

¿QUE ES UNA PASTA? ESTA ES PASTA ¡Esta sí es pasta!

Miguel Digweed

¿QUE ES UN RELAVE EN PASTA? 

El asunto comienza a ser difícil.



Un relave es una suspensión de partículas sólidas en agua industrial, pero esto no dice mucho.

Existen varias definiciones. Casi todas tienen en común el ser vagas y empíricas. En realidad lo que se busca es una caracterización operacional. Las definiciones más usadas son: Según la concentración  Según la tensión de fluencia  Según la facilidad o dificultad de bombeo  Definición según criterios reofísicos (esta es racional, pero está todavía en desarrollo (Coussot y Ancey, 1999→) 

SEGÚN LA CONCENTRACION DE SOLIDOS DIAGRAMA DE RESISTENCIA

RELAVES NORMALES

RELAVES ESPESADOS

RELAVES EN PASTA

RELAVES SEGÚN CONCENTRACION 

RELAVES DILUIDOS

Cp (10 – 30) [%] RELAVES NORMALES (CHILENOS Y HOY) Cp (40 – 60) [%] 

RELAVES ESPESADOS

Cp (60 – 65) [%] 

PASTA

Cp 70 [%]

RELAVES SEGÚN TENSION DE FLUENCIA TAUF 

RELAVES DILUIDOS

TAUF: 0-5 [Pa] RELAVES NORMALES (CHILENOS Y HOY) TAUF: 5-20 [Pa] 

RELAVES ESPESADOS

TAUF: 100 [Pa] 

PASTA

TAUF: 300 – [Pa]

TENSION DE FLUENCIA PARA VARIOS RELAVES

Boger (circa 2006)

FACILIDAD O DIFICULTAD PARA BOMBEAR



LOS RELAVE DILUÍDOS Y RELAVES NORMALES PUEDEN BOMBEARSE EMPLEANDO MAQUINAS CENTRIFUGAS



CON LOS RELAVES ESPESADOS Y LAS PASTAS PUEDE SER NECESARIO EMPLEAR BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO

TEOREMA (O MITO) DEL LAPIZ

TEOREMA (O MITO) DEL LAPIZ 

ENUNCIADO:

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SI EL LAPIZ QUEDA PARADO, EL RELAVE NO PUEDE IMPULSARSE CON UNA BOMBA CENTRIFUGA



FELIZMENTE, EL TEOREMA NO ES TAL SINO UN MITO SI SE CONSIDERA COMO PRINCIPIO INFALIBLE:



EN CHILE, MEDIANTE ENSAYOS REOLOGICOS DE LABORATORIO Y MEDICIONES EN PLANTA PILOTO SE HA LOGRADO DETERMINAR PARA UNA GRAN PLANTA INDUSTRIAL QUE SUS RELAVES PUEDEN SER IMPULSADOS CON BOMBAS ROTODINAMICAS

TEOREMA (O MITO) DE LOS 100 PASCALES ENUNCIADO: SI LA TENSION DE FLUENCIA EXCEDE ALGO COMO 100 O 200 PASCALES, EL RELAVE NO PUEDE TRANSPORTARSE HIDRAULICAMENTE TAMBIEN ES UN MITO, SI SE LE CONSIDERA COMO UN JUICIO INFALIBLE; ES REAL QUE SI LA TENSION DE FLUENCIA ES MUY ELEVADA HAY QUE AFRONTAR PROBLEMAS ESPECIALES:    

LAMINARIZACION SEGREGACION DEPOSITO DE FONDO FUERTE DERATING DE LAS BOMBAS

PERO TODOS ESTOS ASPECTOS SON ABORDABLES TÉCNICAMENTE MEDIANTE ESTUDIOS REOLOGICOS Y, EVENTUALMENTE, MEDICIONES EN PILOTO

CONSIDERACIONES REO-FISICAS: EN DESARROLLO (COUSSOT Y ANCEY, 1999

)

→

SE DISTINGUEN: PASTAS PROPIAMENTE TALES: DESCRIPCION: SON SISTEMAS “ATASCADOS BLANDOS” EJEMPLOS: GELES, POLIMEROS, COLOIDES, ESPUMAS CONCENTRADAS, EMULSIONES PASTAS GRANULARES: DESCRIPCION: SISTEMAS “ATASCADOS DUROS” EJEMPLOS: SUSPENSIONES ALTAMENTE CONCENTRADAS

PASTAS PROPIAMENTE TALES

TENSIONES VISCOSAS << TENSION DE FLUENCIA: ENTONCES: REGIMEN DE PASTA – REGIMEN SOLIDO

TENSIONES VISCOSAS >> TENSION DE FLUENCIA ENTONCES: REGIMEN HIDRODINAMICO – REGIMEN LIQUIDO

PASTAS GRANULARES

FUERZAS VISCOSAS >> FUERZAS MECANICAS ENTONCES: REGIMEN HIDRODINÁMICO, DE PERCOLACION O DE LUBRICACION

FUERZAS MECANICAS >> FUERZAS VISCOSAS ENTONCES: REGIMEN GRANULAR: COLISIONAL O FRICCIONAL

PASTAS GRANULARES  Regímenes

FUERZAS DE INTERACCION  Φ: Energía potencial de interacción

RELAVES DECANTABLES Y NO DECANTABLES  

Para fijar ideas: Se estudia la sedimentación uniforme de una partícula esférica, de cuarzo, cayendo en agua limpia a 20 [ºC].

Una esfera de 1 [ µm] no decanta, debido al movimiento browniano (fuerzas de Langevin) Diámetro de partí culas

Velocidad de sedimentaciòn

Tiempo para caer 10 cm]

[µm]

[mm/sec]

[sec]

10

0.1

1070 (18 [min])

100

8

13

300

43

2

MEDICIONES REOLOGICAS RELAVE NO DECANTABLE

MEDICIONES REOLOGICAS RELAVE DECANTABLE

REOLOGIA EXPERIMENTAL SUSPENSIONES DECANTABLES

Existen varios artilugios para estudiar suspensiones decantables

El que se ha usado exitosamente en Chile es un cilindro con ranura helicoidal (Patente HAAKE) CIMM PUC JRI

(1970 → c 1990) (1980 → ) (2009 → )

ROTOR LISO Y ROTOR DOTADO DE HELICOIDE

Resulta claro que el rotor liso no puede, por sí mismo, contrarrestar la decantación de las partículas sólidas

SOFTWARE PARA OBTENCION DE REOGRAMA

Sofra, Paste 2007, p.256

EMPAQUETAMIENTO DE ESFERAS IDENTICAS (SLICHTER, 1899)

EMPAQUETAMIENTO DE ESFERAS

EMPAQUETAMINENTO DE PARTICULAS REALES (NO ESFERICAS -GRANULOMETRIA EXTENDIDA)

INSEGURIDAD

DE TRANQUES DE RELAVE (I) 

Tailings Dam Failures vs. Conventional Dam failures (ICOLD, 1995)

INSEGURIDAD

DE TRANQUES DE RELAVE (II) 

Tailings Impoundment Failures by Country (USCOLD, 1994 and UNEP, 1996)

CORFO INNOVA CHILE (09IEI-3570)

APLICACIÓN INDUSTRIAL DE LA TECNOLOGÍA DE ESPESAMIENTO EXTREMO EN PROYECTOS MINEROS JRI se adjudicó el proyecto “Aplicación Industrial de la Tecnología de Espesamiento Extremo en Proyectos Mineros”, a través fondos de la línea de Innovación Empresarial de CORFO INNOVA CHILE.





Este proyecto pretende apoyar la implementación de la tecnología de pastas en los relaves chilenos mediante un conocimiento profundo de éstos.

CORFO INNOVA CHILE (09IEI-3570) OBJETIVOS DEL PROYECTO

Introducir al mercado nacional el soporte científico y tecnológico para la implementación de la tecnología de Espesamiento Extremo (relaves en pasta) en la minería nacional. Implementar su propia plataforma tecnológica en pastas minerales. Establecer los aspecto técnicos-económicos de la industrialización de pastas en la minería. Instalación de un Laboratorio de Reología para la investigación y aplicación de espesamiento extremo como una actividad de innovación en la industria minera

REOMETRO PROGRAMABLE  REOMETRO HAAKE (KARLSRUHE, 2008)

EJEMPLO N°1 – VISCOSIDAD DE BINGHAM ��

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EJEMPLO N°1 – TENSIÓN DE FLUENCIA ��

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Espesamiento Relaves Jri

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