UNA VISTA GENERAL A LA TECNOLOGIA HPGR RESUMEN Klymowsky R. , Patzelt N. , Knecht J. , y Burchardt E. POLYSIUS AG, Neubeckum, Alemania Introducidos por primera vez en 1977 por el Sr. Schönert, los Molinos de Rodillos de Alta Presión (HPGR) han evolucionado al punto en que hoy en día pueden ser considerados como una alternativa altamente competitiva en el diseño de circuitos de molienda. Muchos operadores pretenden obtener ahorros significativos de energía utilizando esta tecnología. tecnología. Muchos otros siguen teniendo preguntas preguntas sobre los HPGRs. Este artículo ofrece una breve introducción a la tecnología HPGR, comenzando con los principios básicos y concentrándose posteriormente en las respuestas a las siguientes preguntas: -
¿Qué tipo de minerales son los más adecuados para el tratamiento con HPGR? ¿Qué tipo de pruebas de laboratorio se requieren para el diseño? ¿Cuáles son los factores principales que nos llevarán a la sel ección de un circuito HPGR? ¿Cuáles son las configuraciones más favorables de cada circuito?
Para no extendernos demasiado, los comentarios aquí estarán dirigidos exclusivamente a aplicaciones con minerales duros. INTRODUCCIÓN Desde hace 200 años se han utilizado los rodillos para la molienda de minerales. Existen registros de su uso en Cornwall, en 1806. El HPGR nació de la observación de que si se aplicaba suficiente presión a una cama de partículas, en lugar de a una sola capa, las ventajas que podrían ob tenerse serían importantes en términos de capacidad, eficiencia en el consumo de energía y disminución del desgaste. Una muy buena descripción de los primeros sistemas de rodillos utilizados en minerales, puede encontrarse en Taggart1. PRINCIPIOS Las características que distinguen a los HPGRs de los rodillos c onvencionales de trituración son: 1. Un sistema hidro-neumático hidro-neumático capaz de aplicar y mantener presiones de hasta 250 Mpa. (El valor de compresión de la mayoría de los minerales duros fluctúa entre 100-250 Mpa. También los minerales con mayor dureza pueden ser tratados con estos equipos.) 2. Una superficie de de desgaste reemplazable que puede alcanzar una vida útil de 4000 hasta 8000 horas en minerales duros y abrasivos. 3. Un sistema de alimentación que mantiene la cámara de trituración trituración llena, lo cual es un requisito indispensable para la correcta operación de los rodillos. (El principio básico del HPGR es la ‘molienda entre partículas’ que se logra cuando se aplica una presión constante a una cama de material formada entre los rodillos, compactándola a una densidad relativa > 85%.) 4. Un sistema motriz motriz equipado con velocidad variable que se puede adaptar a los requerimientos de los procesos posteriores o a cambios en las características del mineral. (Sería interesante notar que los HPGRs operan solamente a una fracción de la velocidad de los molinos de rodillos convencionales, 20 rpm vs > 60 rpm, aún teniendo ángulos de fricción similares.) Características del tamaño del producto
Los HPGRs producen más finos que los molinos convencionales de rodillos, debido al efecto de ‘molienda entre partículas’ Figura 1, y adicionalmente logrando una micro-fracturación importante. Los HPGRs también logran índices de reducción mayores.
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fragmentos finos micromicro-fisuras fracturas
Molienda entre partículas
Figura 1. Mecanismo de Molienda entre Partículas. Dada la presión continua aplicada en los HPGRs, la forma de la curva de distribución de partículas obtenida es diferente a la de las trituradoras de presión reciprocante, tales como las trituradoras de cono y quijadas, Figura 2. En el caso de estas últimas, existe un desplazamiento paralelo en la distribución de tamaño de partículas; el P80 es normalmente igual al ajuste del lado cerrado, y el tamaño máximo de 1.5 a 2 veces el tamaño de este ajuste. Esta distribución de tamaños es frecuentemente representada como una simple función de la trituración. 100.0
Mineral Cobre - Oro
90.0 80.0
] % [ o d n a s a p % a r u n i F
productos HPGR
70.0 60.0 50.0
Material de
40.0
alimentación
30.0 20.0
Productos de trituradora de cono
10.0 0.0
0.01
0.1
1
10
100
Tamaño de partículas [µm] HPGR bajo
HPGR medio
HPGR alta presión
Trituradora CSS 1
Trituradora CSS 2
Alimentación trituradora
Figura 2. Comparación de distribución de tamaño de partículas entre un HPGR y una trituradora de cono.
En el caso de los HPGRs, la distribución del tamaño es relativa al tamaño máximo de alimentación, o a la abertura de operación (distancia entre rodillos), hasta el punto que intercepta al eje Y de 30 a 50% < 1 mm, dependiendo del tipo de mineral. La distribución de partículas puede ser definida con la ecuación de molienda de Menne 2.
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Alimentación a los HPGRs
Un tamaño de alimentación aceptable fluctúa linealmente con el diámetro. A groso modo, para rodillos pequeños hasta 1.4 m de diámetro, el tamaño máximo de alimentación deberá ser de 1 ½”; para rodillos de hasta 2 m de diámetro, el tamaño máximo deberá ser de 2”; y para rodillos de 2.4 m, el tamaño máximo deberá ser de 2 ½”. El tamaño máximo de alimentación será determinado por la abertura de operación deseada y la dureza del mineral. Para minerales duros, con UCS > 180 MPa, el tamaño máximo no deberá ser mayor a la abertura de operación. Para minerales suaves, con UCS < 80 Mpa, el tamaño máximo podrá llegar a ser hasta 1.5 veces la abertura de operación. Para minerales intermedios, el tamaño máximo no deberá exceder 1.25 x la abertura de operación. (Figura 3.) Tamaño máximo de alimentación vs diámetro del rodillo ] m 80 m [ 70 n ó i c 60 a t n e 50 m i l a 40 e d o 30 m i x á 20 m o 10 ñ a m 0 a T 0.5
punto-m = 200
225 225
1.0
250250
1.5
2.0
2.5
punto m = capacidad específica
Diámetro del rodillo [ m ]
Figura 3. Tamaño de alimentación vs diámetro de rodillos para diferentes puntos-m. La abertura de operación no es fija. Durante la operación, esta distancia varía ligeramente mientras el rodillo flotante se ajusta automáticamente a cambios en las características de la alimentación por medio de movimientos hacia afuera o hacia adentro. Los anillos separadores integrados en los bloques de los rodamientos evitarán que los rodillos lleguen a estar en contacto. factor de fricción interna determinado del mineral
d a d i c a p a c
determinado por el factor de fricción mineral - acero
área autógena
Los factores que influyen en la abertura de operación son: las características de fricción del mineral, la humedad, la velocidad de los rodillos, el tipo de superficie y diámetro de los rodillos.
Figura 4. Capacidad vs proporción de superficie autógena.
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La abertura de operación y la capacidad de la máquina dependen de la fricción entre la superficie de los rodillos y el mineral. A mayor fricción, mayor abertura de operación. La fricción entre el acero y el mineral será menor que la fricción entre mineral y mineral. De tal manera que la capacidad de los rodillos podrá ser vista como proporcional al área cubierta por una capa autógena. La formación de esta capa juega un papel menos importante, ya sea si la superficie de los rodillos es de insertos, de perfil de soldadura, o de ranuras. Mientras más grande sea la capa autógena, mayor será la capacidad. Este hecho es especialmente importante en aplicaciones con minerales con alto contenido de humedad y consiguientemente de menor capacidad. Para obtener la mayor capacidad, lo ideal sería una superficie con una capa autógena del 100%.
pb densidad relativa p densidad en masa b
s
P máx
Zona de compresión
a ip °
pbpdensidad relativa en masa b densidad
s
Zona de compresión
FN
β ° a ip °
D p c densidad de la torta
so
1
p c densidad de la torta
/ 2 (s-so)
so
a ip ° ángulode compresión so
a ip ° ángulo de compresión β ° ángulo de aplicación de la fu
abertura de operación
Figura 5. Ángulo de fricción.
Figura 6. Ángulo de aplicación de la fuerza, β
La abertura de operación esperada puede ser calculada con la ecuación (1) asumiendo algunos datos de la alimentación. Para rodillos con insertos, el ángulo de fricción o compresión podrá variar entre 9 y 10°. La densidad de la torta será de entre 85 y 88% de la gravedad específica del mineral, y la densidad relativa de la alimentación, en caso de que ésta sea al tope será de entre 55 y 60%. Bajo estas condiciones, la abertura de operación será de 2.5 a 3% del diámetro de los rodillos. So = D x (1-Cos aip) (pC/pB -1) donde,
So aip pC pB
(1)
es la abertura de operación es el ángulo de contacto es la densidad de la torta es la densidad relativa
De tal manera que la abertura de operación fluctúa linealmente con el diámetro, y la capacidad se relaciona directamente con la abertura y la velocidad de los rodillos. M [t/h] donde,
=
So x u x L x pC x 3600
(2)
u es la velocidad tangencial de los rodillos
El ángulo de contacto o de compresión no se debe confundir con el ángulo de aplicación de la fuerza β el cual está relacionado con la potencia y presión aplicadas. Este ángulo tiene un valor de aproximadamente de la mitad del ángulo de fricción. Estos valores son totalmente independientes uno del otro.
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P [kW]
=
donde,
2 x sinβ x u x F
(3)
P es la potencia neta total, en [kW] F es la fuerza de presión aplicada, en [kN]
Vale la pena notar que para una alimentación intermitente, la densidad relativa, pB, será menor y la abertura de operación también será más pequeña. Por lo tanto, la capacidad de la máquina será menor. También con una alimentación intermitente el desgaste será mayor por la ausencia de finos. Se puede comprobar que a pesar de conseguir índices de reducción mayores y consumos de energía específica menores, que es menos rentable operar estos equipos con alimentación intermitente que con alimentación continua. A diferencia de las trituradoras convencionales, los HPGRs operan más eficientemente con la presencia de finos. Terminología. Existen términos específicos para los HPGRs con los que uno tiene que familiarizarse.
1. Fuerza de presión específica, F(sp) F(sp) L D
=
F / (1000 * L * D)
[N/mm²]
[m] [m]
ancho de rodillos diámetro de rodillos
: :
(4)
La fuerza de presión específica o fuerza de molienda es definida como la fuerza hidráulica total ejercitada sobre los rodillos dividida por el área proyectada de los rodillos en unidades de N/mm². Este método puede ser útil para comparar las presiones en los HPGRs de diferentes tamaños. Debe tomarse en cuenta que la presión de molienda máxima en la abertura de operación deberá ser de entre 40 y 60 veces la fuerza de molienda específica aplicada, dependiendo del ángulo de fricción. Este tema es tratado más ampliamente en el manual del SME (2002) 3. Para aplicaciones en minerales será suficiente definir la presión aplicada como la fuerza de molienda específica. 2. Capacidad específica, o punto-m • m = M / (D * L * u) M
[tph]
:
[ts/hm³]
(5)
capacidad
• Nota: La capacidad específica m se define con las unidades ts/hm³, y corresponde a la capacidad de un HPGR con rodillos de 1 m de diámetro x 1 m de ancho operando a una velocidad tangencial de 1 m/s. La capacidad específica dependerá principalmente de las propiedades físicas del mineral (p.ej. dureza, densidad del mineral, distribución de partículas de la alimentación y contenido de humedad); la presión de molienda y el tipo de superficie utilizada en los rodillos. Sin embargo, la capacidad específica dependerá únicamente hasta cierto punto del diámetro y de la velocidad de los rodillos y es por consiguiente útil para la proyección de la capacidad de una unidad de prueba a una máquina de tamaño industrial. Tanto los HPGRs (como los molinos de rodillos verticales) son únicos
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entre los equipos de molienda al tener un límite en la capacidad específica que puede ser determinado en función de las características del mineral y de las condiciones de operación. 3. La demanda de energía específica, P(sp) P(sp)
=
P
P / (D * L * u)
[kWs/m³]
[kW]
energía neta total
:
(6)
Este término es menos utilizado, pero puede ser muy útil en la proyección de los requerimientos de potencia. La demanda de energía específica P (sp) es la energía neta absorbida por el mineral dividida por la velocidad y el área proyectada de los rodillos en unidades de kWs/m³. Es proporcional a la fuerza de molienda específica aplicada. La proporción será normalmente lineal, Figura 7. Energía específica vs fuerza presión de presión ³ m600 / s W k500 , a c400 i f í c e300 p s e a200 z r e100 u F 0
Mineral suave Mineral duro
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
Specific Presión, pressN/mm² force, N/mm²
Figura 7. Energía específica vs presión. El consumo de energía específica, en kWh/t, podrá ser obtenido al dividir la demanda específica de energía, P(sp), por la capacidad específica, o punto-m. Ya que la presión específica ejerce solamente un efecto limitado en la capacidad, el consumo de energía específica es también una función lineal de la presión, Figura 8. Capacidad específica Rendimiento específico y Energía y Energía específica vs Presión Fuerza de específica presión específica (Mineral duro) (Mineral duro) , o 250 c i a f í c i c 200 f í e c p e s p e ³150 s o m e t n h d e / a s i t d i m 100 i c d p a n e 50 a R C
3.5
0
0.0
0.00
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0
Capacidad Rendimito espec. Energía espec.
0.5
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
Fuerza dePresión presiónespecífica, específica, í N/ N/mm² mm²
Figura 8. Capacidad específica y energía vs presión.
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Presión.
La presión o presión específica aplicada a los rodillos es el parámetro principal que ejerce una influencia sobre la finura del producto. Esta presión puede ser ajustada hidráulicamente y variará con la abertura de operación. Sin embargo, existe un límite en cuanto a la finura que puede ser obtenida incrementando la presión o a través de pasadas múltiples. La presencia de finos en la alimentación ejerce un efecto amortiguador en la fragmentación, al prevenir que el mineral sea aún más comprimido. De tal manera que si se requiere de un producto más fino, los HPGRs deberán ser operados en circuito cerrado con un equipo clasificador. El reciclado del producto de las orillas puede representar una alternativa al cribado. El sobre-tamaño no será eliminado en la recirculación. La experiencia nos ha demostrado que l a mayor eficiencia en circuitos cerrados es normalmente obtenida a presiones bajas, 2-3 N/mm². Esto representa una ventaja, ya que provoca una mayor vida útil de los rodillos. Finura del producto completo vs fuerza Presión de presión o d90 a d80 o ñ a 70 m a 60 t < %50 , o40 t c u d30 o r p20 l e d10 a r u 0 n i F 1.50
8.000 mm 4.000 mm 1.000 mm 0.200 mm Truncado Intermitente
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
PresiónFuerza específica de presión N/mm² específica, N/mm²
Figura 9. Finura del producto vs fuerza de presión. El desgaste incrementará en la ausencia de finos con alimentación intermitente; con un tamaño de
alimentación mayor, particularmente con tamaños mayores a la abertura de operación; con velocidad tangencial mayor y con humedad más alta. Sin embargo, un poco de humedad será benéfico, ya que reducirá la velocidad de flujo de las partículas muy secas, ayudará a forzar la alimentación dentro de los rodillos y a establecer la formación de una capa autógena de protección contra desgaste. MINERALES MÁS SUSCEPTIBLES A SER TRATADOS CON HPGR Minerales duros y quebradizos con un índice medio de abrasividad son los más susceptibles a tratarse con los HPGRs. Una forma de identificar la susceptibilidad de un mineral es ploteando el Índice de Molienda del POLYCOM (PGI).
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50
producción alta abrasión, bajo finos
producción alta abrasión, alto finos altos finos
2
3
1
4
I W T25 A
producción baja abrasión, bajo bajos bajofinos finos
producción baja abrasión, bajo altos alto finos
0 20
70
120
PGI (1 mm)
Figura 10. Índice de abrasión ATWI vs índice de molienda PGI.
El PGI es la cantidad de toneladas de producto inferior a 250 µm, o 1 mm, obtenido en u na hora con rodillos de 1 m de diámetro por 1 m de ancho a una velocidad de 1 m/s. La producción de finos se refiere a una fuerza específica de molienda de 3.5 N/mm² y al producto del centro. Los datos mostrados se obtuvieron de los resultados de las pruebas de POLYSIUS. Los resultados son usualmente ploteados junto con el índice de abrasión ATWI (explicado más adelante). Los minerales con índices PGI > 70 se consideran los más adecuados para los HPGRs. PGI (250 µm) ∆F
=
(250 µm) [%] : Punto-m [t*s(/(m³*h)]:
∆F
(250 µm) /100 %
x punto-m
[t*s / (m³*h)]
(6)
producción neta de finos de 250 µm ó 1 mm (en el centro) capacidad específica
El incremento de dureza tiene un efecto muy pequeño en las características de abrasión y demanda de energía específica, vea Figura 7. Podrá tener algún efecto en la producción de finos y en la capacidad específica, pero el incremento de dureza tendrá un efecto muy pequeño en la habilidad de los HPGRs de tratar con este material. Al contrario, son los minerales suaves, elásticos, húmedos y pegajosos los que causan problemas de manejo de minerales en el HPGR (p. ej. arcilla, yeso). También los minerales con propiedades aglutinantes que puedan producir hojuelas. Aún estos minerales podrían ser tratados si son previamente lavados y desaglomerados. Al hacer una revisión de los HPGRs que han sido instalados hasta la fecha, parece que son los equipos que mejor se adaptan a ambientes de operaciones de larga vida útil, p. ej. diamantes, minerales de hierro y cobre.
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SE REQUIEREN PRUEBAS DE LABORATORIO Prueba de desgaste o abrasión. La vida útil de los rodillos se puede estimar con bastante exactitud en base a pruebas a escala en un HPGR de laboratorio (ATWAL). La alimentación puede ser continua o intermitente, húmeda o seca. Se requieren alrededor de 100 kg de mineral para correr una prueba. El ATWAL está equipado con llantas lisas y sólidas fabricadas con Nihard IV. Para asegurar el arrastre del material hacia el centro de los rodillos, la alimentación se tritura a < 3.15 mm. Los rodillos se pesan antes y después de cada prueba y el índice de desgaste llamado el ATWI, expresado en g/t, es determinado por la pérdida de peso dividida entre el volumen de mineral tratado. Este índice de desgaste es después usado para calcular la vida útil esperada en un HPGR de tamaño industrial. Los minerales extremadamente abrasivos tienen índices de desgaste específicos > 40 g/t; los minerales medios de 10 a 40 g/t; y los minerales poco abrasivos < 10 g/t.
Imagen 10. HPGR ATWAL para pruebas de abrasión. Pruebas piloto para HPGR. Para efectos de diseño, la mayoría de las pruebas HPGR se llevan a cabo
con rodillos de 0.7-0.8 m de diámetro. La cantidad de muestra requerida para cada prueba es aproximadamente de 150 kg. Cuando se prepara la alimentación para estos rodillos es importante respetar las recomendaciones con respecto al tamaño máximo de alimentación. Las variables que requieren ser comprobadas son presión, humedad, velocidad de rodillos y el efecto de recirculación. El monto total de muestra requerida para las pruebas, incluyendo la de abrasión, es usualmente de 1000 kg. Compatibilidad de hojuelas. El efecto de compatibilidad de hojuelas en la eficiencia de cribado puede
comprobarse analizando los productos de la criba en pruebas de ciclo completo con un HPGR. Esto ayudará a determinar si es necesario un proceso de desaglomeración más intenso. Otros métodos indirectos proporcionarían solamente una idea subjetiva de la compatibilidad de hojuel as. Pruebas de molienda con molino de bolas.
Este tipo de pruebas requiere de dos métodos: La prueba de Bond y la prueba de LABMILL. Las pruebas de Bond muestran en promedio únicamente una reducción de un 5 a un 10% en el índice de trabajo del mineral después de haber sido procesado en un HPGR, lo cual pudiese ser atribuido mayor-
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mente al efecto de las micro-fracturas remanentes en la fracción gruesa de la muestra obtenida. Sin embargo, ésta no es toda la reducción de energía que se puede esperar de un mineral procesado en un HPGR. Los resultados sugieren que la reducción de energía pudiera ser mucho mayor, de 20 a 30%, debido a la cantidad de finos creada por el HPGR. El efecto de la cantidad adicional de finos producidas normalmente no es reflejada en los resultados del Gbp de la prueba Bond. Esto es porque la prueba solamente mide la cantidad de finos nuevos producidos. Los finos que ya existían en el producto son descontados. La Ley de Bond no aplica a los HPGRs. La Ley de Rittinger de la creación de superficie nueva es más aplicable a este equipo 4. Esto se manifiesta particularmente más en la preparación de alimentación de mineral de hierro para el pelletizado en donde la superficie de área producida, como demuestran las mediciones Blaine, esta directamente relacionada a la alimentación de energía específica. 100
] % [ o d n a s a p . m u c a a r u n i F
y = 10.011x + 34.853
y = 9.508x + 26.412
80 y = 8.291x + 21.221
60
y = 7.342x + 15.629
40 “triturado": % < 90 µm % < 200 µm
20
"HPGR S/U R.2.2": % < 90 µm % < 200 µm
0 0
5 Índice de energía [ kWh/t ]
10
Figura 11. Resultados de prueba LABMILL. Una prueba que mejor refleja los ahorros de energía potenciales en una molienda de bolas posterior a un HPGR es la prueba de LABMILL 5, una prueba propia que fue desarrollada para este propósito hace más de una década. La prueba puede ser ejecutada directamente en el producto de un HPGR sin la necesidad de una reducción mayor, evitando así la destrucción de cualquier micro-fractura. Puede utilizarse una alimentación de hasta 30 mm. La prueba mide el porcentaje del material producido inferior a un tamaño dado (p. ej., 90 µm ó 200 µm) como una función de la alimentación de energía. Los resultados son usualmente lineales hasta el 90% del nivel pasante. La prueba proporciona información de los requerimientos de energía relativa para la molienda de diferentes materiales y diferente distribución de tamaños. La prueba es realizada en seco y en circuito abierto, sin embargo, los resultados son igualmente válidos para molienda en húmedo.
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FACTORES DETERMINANTES EN LA DECISION PARA UN HPGR En instalaciones existentes, las razones proporcionadas más frecuentemente por los operadores que buscan la instalación de un HPGR después de una trituradora terciaria, o el reemplazo de su trituradora terciaria por un HPGR, son la necesidad de incrementar la producción y bajar los costos de operación. La mayor producción de finos en un HPGR representa el potencial de incrementar la capacidad de un 30 a un 50% en la molienda convencional posterior. La utilización de un HPGR representa también un potencial de reducción de costos de operación, más aún, el periodo de retorno de costo de inversión es significativamente menor (en muchos casos < 1 año) si se calcula con un incremento pequeño de la capacidad. En instalaciones nuevas, las razones principales para la consideración un HPGR como una alternativa a una molienda SAG son los grandes volúmenes de producción, minerales de baja ley, requerimientos altos de energía y una alta producción de guijarros recirculantes. Adicionalmente en algunos casos se ha justificado la utilización de los HPGRs por los ahorros en acero de molienda. Sin embargo, la importancia de los ahorros de energía no debe ser subestimada. A mayor trabajo realizado por un HPGR, mayor será el ahorro de energía. Otros factores que pudieran jugar un papel importante en la decisión de un HPGR son: -
Un arranque más rápido a capacidad instalada; el HPGR puede alcanzar su capacidad de diseño en 2 a 3 meses
-
Menos parámetros de operación (presión, velocidad de rodillos), pero con un control más eficiente
-
El hecho que los HPGRs mantienen la misma capacidad de producción aún con desgaste en los rodillos
-
No hay reducción de producción en el cambio de piezas de desgaste, como es el caso de los molinos SAG. Disponibilidad adicional extra 6% 6%
HPGR l a t o t d a d i c a p a c e d %
SAG
Diferencia en Arranque 14%
Meses desde el arranque arranque
Figura 12. Arranque hasta la producción completa. Finalmente, los HPGRs pueden ofrecer adicionalmente beneficios metalúrgicos, gracias a su capacidad de trituración selectiva en las áreas suaves del mineral, aún a mayor exposición y liberación de minerales al fracturarlos a lo largo de las zonas de contacto (entre dos diferentes materiales). Costos de operación
Los costos de operación se obtienen en función de la vida útil de los rodillos y el consumo de energía. La variación de costos derivada de la vida útil se muestra en la Figura 13. La característica principal es que
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el costo aumentará rápidamente por debajo de un valor crítico, de entre 2000 y 3000 horas. Adicionalmente, mientras más pequeño sea el HPGR mayor será su costo de operación. La energía, o más bien, el consumo de energía específica de los HPGRs en aplicaciones con minerales duros varía entre 1.2 y 1.8 kWh/t. El valor es usualmente cercano a la mitad del valor de la presión específica aplicada. Costo de desgaste típico de HPGR para oro/cobre - circuito cerrado 0.80
o 0.70 c i p 0.60 í t e 0.50 t ] t s / a $ g S0.40 s U e [ d 0.30 e d 0.20 o t s 0.10 o C
alto promed. bajo
0.00 0
1,0002,000 3,000 4,0005,000 6,0007,000 8,0009,00010,00011,00012,000
Tiempo de vida [h]
Figura 13. Costo de desgaste específico para los rodillos. Modelos de los procesos.
Estos han sido descritos ampliamente en otros artículos 6. Tanto el área de operación como la capacidad específica de los HPGRs se encuentran estrechamente relacionadas. Es muy fácil ajustar la abertura de operación en un modelo a un valor dado. Sin embargo, estimar como es que esta abertura de operación cambiará en función de la humedad, de la velocidad y la recirculación es mucho más complicado. En algunos casos la recirculación incrementará la abertura, en otros reducirá tanto la abertura como la capacidad. Al parecer depende de la forma en que la compactación del mineral recirculado afecta a los rodillos. Se han hecho algunos intentos de predicción del efecto del mineral recirculado utilizando algunos modelos de empaque, similares a los desarrollados para la molienda SAG. La proyección de la distribución de partículas del producto es el tema central de todos los modelos de procesos de molienda. Diferentes opiniones han sido manifestadas por varios autores 7, 8. Una primera estimación podrá ser obtenida en la prueba de laboratorio extrapolando el tamaño P 50 hasta el tamaño máximo en la alimentación, o tomando el valor del tamaño esperado de la abertura de operación, cualquiera de los dos valores que sea menor. CIRCUITOS MÁS COMUNES Existen dos arreglos de circuito considerados como las mejores alternativas a un SABC (Circuito SAGMolino de Bolas). El primero es denominado como circuito “seco”, consiste en una etapa de trituración
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secundaria en circuito cerrado, un HPGR en circuito cerrado con una criba seca, seguidos por un molino de bolas en circuito cerrado con ciclones. Este circuito es el adecuado para el almacenamiento del mineral finamente triturado, y permite una separación completa entre el circuito de trituración y el circuito de molienda. Este circuito es el más recomendable para operaciones que utilicen equipos individuales, p. ej. un HPGR y un molino de bolas. El segundo denominado como circuito “húmedo”, consiste en una etapa de trituración secundaria en circuito cerrado, un HPGR en circuito cerrado con una criba húmeda, descargando en los ciclones y posteriormente en el molino de bolas en circuito cerrado inverso. Este circuito es recomendable en grandes operaciones que normalmente generan mucho polvo en la clasificación seca del producto de los HPGRs, y es mucho más conveniente para operaciones que utilicen equipos múltiples. Cada uno de estos circuitos tiene ventajas y desventajas. Una descripción más detallada de estos circuitos podrá ser encontrada en algunos otros artículos 9, 10. DIAGRAMA DE FLUJO para 100,000 tpd Almacen de mineral triturado en el primario
Cribas
Trituradora secundaria
Alimentación a los HPGR < 63 mm +10 mm
Cribas 6-8 mm POLYCOM HPGRs Molinos de Bolas
Flotación
Figura 14. Diagrama de flujo de un circuito “húmedo”. Criterios de instalación.
Es importante la dirección de flujo de la alimentación a los HPGR. La alimentación deberá ser paralela al eje de los rodillos para evitar la segregación del mineral. La tolva de alimentación deberá diseñarse para una alimentación continua y lograr un flujo de masa óptimo. Este podrá ser colocado sobre unas celdas de carga para poder controlar y monitorear el nivel de llenado de la tolva. Sin embargo, es posible utilizar cualquier otro tipo de control de nivel, incluyendo sistemas de rayos gamma y ultrasónicos. La boca de la tolva de alimentación podrá ser ajustable para controlar el flujo del material hacia los rodillos, y poder así
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compensar cualquier diferencia que pudiera presentarse en la demanda de potencia de los motores al haber segregación. La alimentación a los HPGRs será mejor si el tamaño máximo de alimentación es controlado cribando el producto de la trituradora secundaria. Esta medida reducirá también el riesgo de que se alimenten piezas grandes de material no triturable. Detección y eliminación de metales.
Los materiales no triturables representan el peligro más grande para los rodillos. La mejor forma de eliminarlos es cribando el sobre-tamaño o utilizando un magneto limpiador. Sin embargo, no todos los metales son magnéticos. De tal manera que es recomendable utilizar un detector de metales ubicado antes de la tolva de alimentación a los rodillos seguido de una compuerta desviadora, instalada para desviar cualquier metal no triturable detectado. Es importante notar que aunque los fragmentos no triturables de hierro pueden llegar a dañar la superficie de los rodillos, hasta la fecha no hemos tenido ningún caso en donde se haya dañado la integridad estructural de los mismos. detector de metales
Figura 15. Detector de metales y compuerta desviadora. CONCLUSIONES Los ingenieros siempre han sido atraídos hacía rodillos, ya que parecen ser la forma natural para la molienda de minerales. Los problemas del pasado asociados con el desgaste de rodillos han sido resueltos en su mayoría. Los rodillos actuales pueden tener vidas útiles de entre 4000 – 8000 horas aún con minerales duros y abrasivos, siendo virtualmente piezas libres de mantenimiento. Nuestros rodillos han sido operados hasta por > 24,000 horas en minerales húmedos y abrasivos tales como hierro molido para pelletizado. Los factores de utilización en promedio para los HPGRs fluctúan entre el 87 y 92%; mientras que la disponibilidad ha demostrado ser igual a la obtenida de un molino de bolas, entre el 95 y 97%. Muy pronto tendremos resultados obtenidos de cuatro de los productores de cobre, oro y platino más grandes del mundo. La suma de estas experiencias con la obtenida en minerales de hierro y diamantes, abrirá todo una gama de oportunidades de estudio y explotación.
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