Optimizando la Recuperación de Minerales: El Poder de la Simulación IGS en Flotación
Descubre cómo los modelos de flotación y la simulación en IGS (Integrated Geological System) están revolucionando el beneficio de minerales. Este análisis exhaustivo profundiza en la ciencia de la flotación, desde los mecanismos de separación basados en propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas hasta la complejidad del escalamiento de pruebas de laboratorio a celdas industriales. Aprende sobre la geometalurgia y su enfoque en medir la variabilidad metalúrgica dentro de un yacimiento para cuantificar su impacto en la producción.
Desbloquea la Eficiencia en tu Planta: El Modelo IGS y la Prueba MFT al Detalle
Explora el Modelo IGS, un modelo compartimental que considera las zonas de colección, quiescente y de espuma, incorporando tanto la flotación verdadera como el arrastre mecánico. Entiende la importancia de la prueba MFT (Modified Flotation Test) para determinar los parámetros cinéticos de flotación (Rmax, Kavg, Alfa) que son cruciales para la simulación precisa. Descubre cómo la sintonización y el benchmarking del simulador IGS permiten la optimización de circuitos existentes, el diseño de nuevas plantas, y la predicción de producción con un enfoque geometalúrgico. Este documento es esencial para quienes buscan maximizar la recuperación, optimizar leyes de concentrado y tomar decisiones informadas en la industria minera.
Contenido:
Introducción a la Flotación y la Geometalurgia con IGS
- Se presenta la flotación como un proceso de separación basado en las propiedades superficiales de las partículas, utilizando burbujas de gas como medio de transporte.
- Se describen las tres fases presentes en la flotación: sólida, líquida y gaseosa, que coexisten en la celda de flotación.
- Se explican los dos mecanismos principales de separación: adosamiento a burbujas (flotación verdadera) y arrastre mecánico. El arrastre mecánico puede afectar la ley del concentrado rougher y depende de la recuperación de agua y el tamaño de partículas.
- Se introduce la geometalurgia como un enfoque para medir la variabilidad metalúrgica dentro de un yacimiento y cuantificar su efecto en la producción a escala industrial.
- La geometalurgia requiere que los resultados de laboratorio sean características primarias distribuibles en un modelo de bloques mediante métodos geoestadísticos. Estos datos primarios describen la flotabilidad inherente del mineral, independientemente del circuito y las condiciones operacionales.
- La geometalurgia con IGS permite tomar decisiones en mina y planta, realizar optimización del proceso, y hacer predicción de tratamiento y producción.
Desafíos del Escalamiento de Pruebas de Laboratorio a Planta Industrial
- La experiencia industrial demuestra la dificultad de replicar en una celda industrial los efectos del rendimiento de la planta, factores operacionales y la configuración del circuito.
- Las pruebas estandarizadas en laboratorio a menudo difieren de las condiciones de planta en tiempo de residencia (fijo en laboratorio, variable en planta), granulometría (fija en laboratorio, variable en planta), tipo de flujo (batch en laboratorio, continuo en planta) y estructura de la espuma.
Modelos de Flotación y el Modelo IGS
- Un modelo de planta de flotación sirve para escalar datos de laboratorio, realizar análisis y optimización del proceso, pronosticar producción, predecir ley y recuperación, mapear la variabilidad del yacimiento y diseñar circuitos de flotación.
- Los modelos de flotación a menudo consideran el proceso como análogo a una reacción química, donde las burbujas «reaccionan» con las partículas. La velocidad de reacción (k) depende de la concentración de aire y mineral y debe determinarse experimentalmente.
- El modelo de primer orden asume suficiente aireación y que la tasa de flotación (k) depende solo de la concentración del mineral.
- Para una mayor exactitud, un modelo debe considerar tanto la flotación verdadera como el arrastre mecánico. El parámetro K solo considera la flotación verdadera.
- El Modelo IGS es un modelo compartimental que considera tres zonas:
- Zona de colección: Impactos burbuja-partícula, fuente de flotación verdadera.
- Zona quiescente: Menos turbulenta, migración de partículas adheridas hacia arriba, fuente de arrastre mecánico.
- Zona de espuma: Recuperación de partículas al concentrado.
- El Modelo IGS cuantifica el arrastre mecánico (ENT) como la relación entre la recuperación de agua y la recuperación de partículas suspendidas de la alimentación al concentrado.
- La flotación verdadera en el Modelo IGS se representa por el flujo de masa al espuma.
- La recuperación de espuma (Rf) cuantifica la relación entre el material recuperado al concentrado y el material recuperado a la espuma.
- El Modelo IGS considera la contribución simultánea de la flotación verdadera (k) y la recuperación por arrastre (ENT).
- El modelo utiliza los efectos de transferencia de masa y agua en las tres zonas para calcular la recuperación de una clase de mineral.
Determinación de Parámetros Cinéticos con la Prueba MFT
- Se requiere la prueba MFT (Modified Flotation Test) para determinar los parámetros cinéticos de flotación (Rmax, Kavg, Alfa) del mineral principal.
- El MODELO es necesario para vincular el rendimiento en laboratorio con el rendimiento en planta.
- La CALIBRACIÓN/BENCHMARKING es crucial para validar el modelo contra el rendimiento real y describir los efectos de la espuma en planta (Rf y ENT).
- Los parámetros cinéticos necesarios son:
- Rmax: Recuperación máxima por flotación verdadera (%).
- Kavg: Promedio de flotabilidad (min-1).
- Alfa: Distribución de flotabilidad.
- Varios factores afectan la flotabilidad k, incluyendo tamaño de partículas, grado de liberación, mineralogía y condiciones químicas. Es necesario determinar la distribución de flotabilidades.
- La distribución de flotabilidades se obtiene graficando la frecuencia de flotabilidad. La flotabilidad acumulada se representa por una curva.
- Kavg representa el promedio ponderado de flotabilidad.
- Alfa representa la amplitud de la distribución y es la pendiente de la curva en el punto Kavg.
- Rmax es el máximo que puede ser recuperado por flotación verdadera, excluyendo la fracción de partículas con K = 0 min-1 que no pueden ser recuperadas por este mecanismo. Estas partículas pueden reportar al concentrado por arrastre mecánico.
- La prueba MFT está diseñada para determinar la cinética de separación del mineral exclusivamente en la pulpa, aislando la flotación por adosamiento físico-químico y el arrastre mecánico.
- La prueba MFT puede realizarse en pulpa de planta o en sondajes.
- Características de la prueba MFT: paleteo rápido (cada 2s, Rf fijo a 100%), medición de recuperación de agua (para calcular ENT), análisis químico por malla (para recuperación y distribución de flotabilidad por tamaño) y análisis mineralógico de cabeza.
- La prueba MFT permite calcular Rmax y la distribución de K de los minerales, separando la recuperación por arrastre y por flotación verdadera.
- El procedimiento de la prueba MFT implica la obtención de sub-muestras de alimentación y la recolección secuencial de concentrados en diferentes tiempos, así como un relave final. Se realizan análisis de peso húmedo, peso seco y análisis químicos.
- Se realizan análisis granulométricos en varias fracciones de tamaño y análisis químicos en los productos. También se efectúa análisis mineralógico de la cabeza.
- El resumen de la extracción de parámetros incluye el cálculo de recuperación de agua y % sólidos, cálculo de minerales, balance de la prueba, separación de recuperación por arrastre y flotación verdadera, cálculo de curva cinética, cálculo de recuperación por tamaño y determinación de parámetros cinéticos.
- Se utiliza el análisis de mineralogía de cabeza para definir las clases de minerales de interés y determinar factores de conversión para calcular los minerales a partir de los análisis químicos.
- La prueba se balancea mediante software como BILMAT.
- El arrastre mecánico (ENT) se calcula en base a la recuperación y granulometría de la ganga (NSG) mediante un modelo de arrastre.
- Se generan curvas de recuperación vs tiempo para diferentes minerales.
- Se determinan Rmax y Kavg por tamaño de partícula.
- Se obtiene la distribución de K para los diferentes minerales.
- Finalmente, se obtienen los parámetros cinéticos (Rmax, Kavg, Alfa) para cada mineral bajo las condiciones de prueba.
Simulación del Proceso de Flotación con IGS
- El simulador IGS Flotación requiere información sobre el material (cinética, TPH, P80, ley), el equipo (arrastre, tipo, tamaño, cantidad, circuito) y las condiciones (recuperación de espuma, % sólidos).
- Se ingresan al modelo los parámetros de circuito y equipos, incluyendo el circuito, tamaño de celdas, cantidad, y para cada unidad, la recuperación de espuma (Rf), el arrastre (ENT) y el % sólidos.
- El factor de arrastre (ENT) describe la recuperación por arrastre mecánico y es una característica del equipo y circuito industrial.
- La recuperación de espuma (Rf) describe el flujo de espuma y depende de las condiciones operacionales de las celdas en planta.
- La sintonización del modelo se realiza midiendo el rendimiento real en planta y ajustando los parámetros de los equipos. En ausencia de planta, los parámetros pueden estimarse a partir de pruebas de laboratorio y datos de yacimientos/plantas similares.
- La remolienda aumenta la liberación entre especies valiosas y ganga, modificando los parámetros de flotabilidad de los minerales. Los parámetros de remolienda se determinan en base a pruebas de ciclo cerrado o muestreo de planta.
- El benchmarking se realiza mediante muestreo de planta para verificar la predicción del rendimiento, evaluar la eficiencia del circuito, identificar áreas de mejora y formular estrategias de optimización.
- Los parámetros ajustados en la sintonización incluyen Rf, ENT, % Sólidos, Remolienda y Reactivos. También se considera información por flujo y por etapa (leyes, recuperación, tiempo de residencia).
- Los entregables del simulador IGS incluyen resultados de simulación en base de datos Excel y la versión del software para el cliente.
- El diseño de planta se puede realizar simulando varias configuraciones de circuitos en base a pruebas de laboratorio para determinar el mejor diseño.
- El forecasting de producción anual se realiza en base a pruebas MFT de sondajes de material futuro, utilizando información del plan minero y el modelo de bloques. Esto permite identificar unidades de bajo rendimiento y realizar ajustes preventivos.
- La optimización de circuitos existentes se realiza comparando el rendimiento actual con simulaciones del comportamiento óptimo, identificando etapas de bajo rendimiento y modificando parámetros operacionales o la configuración del circuito.
Aplicación de la Geometalurgia con IGS
- Para un modelo robusto, los parámetros deben ser características primarias, específicas al mineral e independientes del equipo: Rmax, Kavg, Alfa y ley de cabeza.
- La geometalurgia mide la variabilidad metalúrgica dentro de un yacimiento. Una gran cantidad de datos de pruebas a pequeña escala son más valiosos para representar la variabilidad del mineral.
- Las etapas de la geometalurgia incluyen la obtención de Rmax, Kavg, Alfa por mineral por muestra y su distribución en el modelo de bloques. También se consideran otros parámetros como Ci, SPI, BWi, TPH, P80, así como la recuperación, ley del concentrado, tratamiento y producción, vinculando los modelos de molienda (IGS Molienda) y flotación (IGS Flotación).
- Es crucial que los modelos de flotación y molienda estén vinculados, ya que la variabilidad en el P80 (tamaño de partícula) afecta la flotación. IGS Flotación permite simular el efecto de esta variabilidad.
- Al vincular los modelos, el efecto de la variabilidad de dureza es capturado por el modelo integrado IGS.
- La geometalurgia con IGS permite la optimización de la producción desde la mina hasta el producto final, proporcionando conocimiento de la relación geología-mineralogía-metalurgia, robustez del diseño del circuito, optimización de equipos, planificación minera óptima, capacidad de predicción del rendimiento y forecasting de producción.
Modelo Las Bambas 2015: Un Caso de Estudio
- El estudio evaluó el comportamiento de 99 muestras en la planta de flotación Las Bambas mediante pruebas MFT, la extracción de parámetros cinéticos, la calibración de la etapa de limpieza y la simulación IGS Flotación.
- Se analizaron diferentes litologías (SKARN, PORFIDO, OTRO, SBENCH) y sus leyes de cabeza de cobre.
- Se identificaron los minerales de interés: CuSulph (bornita, calcopirita, calcosina, covelina), CuOx, Moly (molibdenita), Pirita y NSG (ganga).
- Se presentan datos de Rmax y K para CuSulph, CuOx y Moly por tamaño de partícula, así como comparaciones por litología y con otras minas.
- Se describe el circuito de flotación de Las Bambas con el número de celdas y volumen por etapa.
- Se muestran los parámetros estimados de recuperación de espuma y factor de arrastre por etapa.
- Se indica que el modelo de flotación para Las Bambas no estaba vinculado con el modelo de molienda y utilizaba parámetros de circuito estimativos.
- También se mencionan parámetros de remolienda estimados.
- Se presentan los resultados del balance de planta global simulado para diferentes etapas (Rougher, Scavenger, Cleaner) con leyes, recuperaciones y pesos de los flujos.
- Se ofrecen recomendaciones como vincular el modelo de molienda, realizar un modelo para optimizar la planta en la etapa de ramping, sintonizar el modelo con resultados de muestreo, caracterizar el rendimiento actual, identificar etapas de bajo rendimiento y proponer cambios operacionales, así como sintonizar el modelo IGS con datos de 99 muestras e incorporar datos del plan minero para generar predicciones de producción.
Autor y Fecha de Publicación:
- Autor: Martin Brenner
- Fecha de Publicación: El documento no especifica una fecha de publicación.
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