Dimesionamiento Planta Concentradora

Departamento de Ingeniería en Minas

Facultad de Ingeniería

Universidad de Santiago

Curso: Evaluación de Procesos Mineralúrgicos

“Dimensionamiento Planta Concentradora de Sulfuros de Cobre”

Hernán Vives NavarroDiciembre 2013

Evaluación de Procesos Mineralúrgicos

– Factores y parámetros de diseño para dimensionar equipos deprocesos.

– Metodología para el dimensionamiento (algunos ejemplos).

– Factores técnicos o indicadores claves para el desempeño del negociominero (KPI).

Alcance


Otros Temas


Alcance

División Andina


Circuito Molienda SAG⁻ Chancador Primario

⁻ Molino SAG

⁻ Chancado de Pebbles

⁻ Harnero

⁻ Molino de Bolas

⁻ Hidrociclón

Circuito Molienda Unitaria⁻ Chancador Secundario - Terciario.

⁻ Balance de Masa

Circuito de Flotación⁻ Balance de finos

⁻ Dimensionamiento de Celdas de Flotación

Espesador de Concentrado/Relave

Filtro

Contenidos


Circuito Molienda SAG

Molino de Bolas

ChancadorPrimario

SAG Flotación

Molienda SAG


Circuito Molienda SAG


Chancador Primario

Tamaño (mm)

Gráfico de Distribución Granulométrica – Material ROM


Chancador Primario

Chancador de Mandíbula Chancador Giratorio


Chancador Primario

Metodología de selección de Chancador Giratorio (Manual Metso)


Chancador Primario

Metodología de selección de Chancador Giratorio

DESCRIPCIÓN Valor Unidad

Tonelaje medio 100000 tpd

Porcentaje de Utilización 70 %

Horas por día 24 h

Capacidad de tratamiento 5952 t/h

Setting de Operación (OSS) 7 pulgada

Modelo de chancador 60x110 pulgada

Capacidad Catálogo Chancador 5575 t/h

CORRECCIÓN POR FINOS Valor Unidad

1/2 OSS 3.5 Pulgadas

1/2 OSS 88.9 mm

Pasante acumulado de finos 37.2 %

Flujo de finos 2214 t/h

Flujo de chancado efectivo 3738

DIMENSIONAMIENTO CHANCADOR Valor Unidad

N° de Chancadores requeridos 0.7 Unidades

N° de Chancadores a instalar 1.0 Unidades

750 KW

1000 HP

Tolva de descarga 1.5 camiones

Potencia de Chancador


Chancador Primario

Granulometría ROM

Pasante

Pulgadas mm %

16.00 406.4 93.0

10.00 254.0 65.0

8.00 203.2 53.1

7.00 177.8 50.0

6.00 152.4 46.7

5.00 127.0 43.0

4.00 101.6 39.2

3.50 88.9 37.2

3.00 76.2 35.0

2.00 50.8 31.0

1.50 38.1 28.0

1.25 31.8 27.0

1.00 25.4 25.5

0.75 19.1 24.5

0.50 12.7 23.8

0.25 6.4 20.0

194808

Tamaño

F80 (micrones)


Tamaño (mm)

Chancador Primario

Gráfico de Distribución Granulométrica – Producto Chancador Giratorio


Chancador Primario

Metodología de selección de Chancador de Mandíbula (Manual Metso)


Chancador Primario

SISTEMA CHANCADO - STOCKPILE


De acuerdo a lo que se plantea en el libro “Diseño y Simulación de Circuitosde Molienda y Clasificación”, el método de diseño de molinos de Bond no essatisfactorio para molinos SAG, debido a que está basado en informaciónempírica de molinos de bolas y barras en los que la razón diámetro/largo esmuy diferente y en los que la acción de fractura y la potencia son controladassolamente por la carga de los medios de molienda.

El método que se usa actualmente para diseñar estos molinos requiere unnúmero extenso de experiencias en un molino piloto de geometría similar ala del molino requerido.

En forma adicional, el conocimiento del proceso de fractura en un molinoSAG permitiría un mejor enfoque de los problemas asociados al diseño yoperación del molino, especialmente en relación a los procedimientos decontrol necesarios para dar una operación estable.

Molino SAG


Gráfico de Distribución Granulométrica Entrada Molienda SAG

Molino SAG

Tamaño (mm)

Gráfico de Distribución Granulométrica ROM

Tamaño (mm)


Donde:

Pgross: consumo bruto de potencia del molino (Kw)η: eficiencia de energía y potencia de transmisión (°/1)D: diámetro interior del molino (pies)L: largo interior del molino (pies)Nc: velocidad de rotación como fracción de la velocidad crítica (°/1), Ncrit = 76.6/D0.5

ρap: densidad aparente del mineral (t/m3)J: nivel aparente de llenado, °/1 , incluyendo espacios intersticialesα: ángulo de levante del centro de gravedad de la carga respecto a la vertical (35° a 40°)

Potencia Neta Molino SAG

Para determinar el requerimiento de potencia de un molino SAG, se utiliza,entre otras, una ecuación que correlaciona las dimensiones y condiciones deoperación (modelo simple de Hogg y Fuerstenau).

senJND

LDPP apcgrossnet **)065.11(*****238.0* 25.3

Molino SAG


Moly-Cop Tools TM

Remarks Example : 40'f x 26' SAG Mill.

Mill

Power, kW

Mill Dimensions and Operating Conditions 14978 Balls

Diameter Length Mill Speed Charge Balls Interstitial Lift 3350 Rocks

ft ft % Critical Filling,% Filling,% Slurry Filling,% Angle, (°) 1994 Slurry

39.00 26.00 78.00 30.00 18.00 50.00 35.00 20322 Net Total

rpm 9.57 5.00 % Losses

21391 Gross Total

% Solids in the Mill 75.00 Charge Apparent

Ore Density, ton/m3 2.60 Volume, Ball O´size Interstitial Density

Slurry Density, ton/m3 1.86 m3 Charge Rocks Slurry ton/m3

Balls Density, ton/m3 7.75 264.37 737.59 164.97 98.19 3.785

Mill Charge Weight, tons

SAG MILL POWER ESTIMATION

Hogg & Fuerstenau Model

Molino SAG


Molino SAG

Gráfico de Distribución Granulométrica – Descarga SAG


Chancado de Pebbles

Dimensionamiento

Carga circulante pebbles (por ejemplo: 15% a 30%).

Se dimensiona considerando el tonelaje de la carga circulante.

En la practica se agrega un equipo stand-by, para operar molienda y chancado enforma continua (disponibilidad de chancado < disponibilidad de molienda).


Benchmarking SAG

FAENA Cant. Tipo Tamaño (pie) Potencia (HP)Tratamiento

(tpd)

CEE

(Kwh/tph)Cant. Tamaño (pie) Potencia (HP)

Wi

(Kwh/tcorta)

Razón de

Potencia

(Bolas SAG)

Cant. Tipo Tamaño (pie) Potencia (HP)Tipo de

Circuito

TENIENTE 1 Gear-Less 36x15 15,000 2 18x28 2x6.000 16.9-18.5 0.80 4 H8000 4x800 SABC-B

TENIENTE(ACB) 1 Gear-Less 38x20 26,000 2 24x36 2x15.000 16.9-18.6 1.15

PELAMBRES 2 Gear-Less 36x17,5 2x17.000 4 21x33,5 4x9.500 11 1.12 1 MP800 800 SABC-A

PELAMBRES(Proyecto) 11

LOS BRONCES 1 Piñón 28x14 7,000 1 18,7x28 6,500 11.9-15.9 0.93 3 Cabeza Corta 7 3x350 SABC-A

1 Piñón 34x17 14,500 1 18,7x28 6,500 11.9-15.10 0.60

Piñón 24,5x35 14,500 11.9-15.11 1.28

ESCONDIDA Fase 0 2 Piñón 28x14 2x5.500 35,000 5.17 2 18x24,5 2x5.500 11.2-14.7 1.00 1 Cabeza Corta 7 400 SABC-A

ESCONDIDA Fase 1 2(Existente) 44,000 4.11 1(Nuevo) 18x24,5 3x5.500 11.2-14.8 1.50

ESCONDIDA Fase 2 2(Existente) 56,000 3.23 1(Nuevo) 18x24,5 4x5.500 11.2-14.9 2.00

ESCONDIDA Fase 3 1(Nuevo) Piñón 36x17,5 18,000 3.23 2(Nuevo) 2(20x33) 2x9.000 11.2-14.10 1.00

ESCONDIDA Fase3,5 3(Existente) 74,000 3.89 1(Nuevo) 1(24x34,5) 1x14.400 11.2-14.11 1.80

ESCONDIDA Fase 4 1(Nuevo) Gear-Less 38x20 26,000 110,000 3.89 3(Nuevo) 24x36 3x18000 11.2-14.12 2.08 ? ? ? ? ?

COLLAHUASI(Expansión) 2 Piñón 32x15 2x11.000 2 22x35 2x13.000 10-14 1.18 2 MP800 2X800 SABC-A

COLLAHUASI 1 Gear-Less 40x22 28,000 2 26x38 2X20.000 10-14 1.43

CHUQUICAMATA(A2) 2 Gear-Less 32x15 2x11.000 58,000 6.24 4 18x26 4x5.000 1.07 2 MP800 2x800 SABC-A

CHUQUICAMATA(Integrado) 78,000 4.64 2 2x1.750

CANDELARIA 2 Gear-Less 36x15 2x16.000 4 20x30 4x7.500 0.94 3 Cabeza Corta 7 3x350 ?

ANDINA 1 Gear-Less 36x15 16,000 37,000 7.12 2 20x30,5 2x7.500 0.94 2 Cabeza Corta 7 2x400 MIXTO

ANDINA PDA Fase I 1(Existente) Gear-Less 36x15 16,000 47,000 5.60 1(Nuevo) 24x34 10,000 1.56 2 Cabeza Corta 7 3x400 MIXTO

MOLIENDA SAG MOLIENDA SECUNDARIA (BOLAS) CHANCADO DE PEBBLES


Harnero

Dimensionamiento

El valor de descarga del SAG corresponde al tonelaje instantáneo del proceso más lacarga circulante del chancador de pebbles (p.e: 30%).

La carga de alimentación del harnero, se obtiene del sobretamaño del trommel (porejemplo: si el bajo tamaño trommel es 40%, este valor corresponde a 60%).

En la practica se agregan equipos stand-by (por ejemplo el doble de lo estimado).


Circuito Molienda SAG - Bolas


Molino de Bolas

La Tercera Ley de la Conminución (Bond, 1952): “La energía consumida para reducirel tamaño de 80% de un material, es inversamente proporcional a la raíz cuadradadel tamaño 80% ; siendo este último igual a la abertura del tamiz (en micrones) que

deja pasar el 80% en peso de las partículas”. Es decir:

Donde: EB: consumo de energía especifica (kwh/tc).KB: parámetro de Bonddp: tamaño 80% pasante del producto (um)df: tamaño 80% pasante de la alimentación (um)

)11

(*fp

BBdd

KE


Bond definió el parámetro KB en función del WI (kwh/tc) , que corresponde a laenergía necesaria para reducir el tamaño de una partícula de mineral desde infinito(df=∞) hasta dp=100 um (67% -200 mallas). Cada mineral tiene una energía distinta

(se reconoce como dureza del mineral).

Donde: KB: parámetro de Bond=10*Wi

)11

(*108080 FP

WW I

Molino de Bolas


Para calcular la potencia eléctrica requerida a la entrada del motor, se utiliza lasiguiente relación:

η: corresponde al factor de eficiencia del motor (pérdidas eléctricas y mecánicas).

m

e

PP

Para determinar la potencia mecánica neta demandada por el molino (kw), y de estaforma el tamaño requerido de equipo, se utiliza la siguiente relación:

Cp: capacidad de tratamiento por hora del molino (tcph)

pm CWP *

Molino de Bolas


Para un molino de bolas, el consumo de potencia eléctrica requerida a la entrada delmotor se obtiene con la siguiente ecuación:

Donde:Pe: potencia eléctrica requerida a la entrada del motor (HP).D: diámetro interno del molino (pies).L: Longitud interna del molino (pies).%Vp: porcentaje del volumen interno del molino cargado con bolas.%Cs: porcentaje de la velocidad crítica.KB: constante de proporcionalidad (valor que depende del tipo de molino seleccionado) KB=4,365 E-5.

D

LCVDKP SPBe *)(%*)(%*)(* 505.1461.05,3

Molino de Bolas


Molino de Bolas

Moly-Cop Tools TM

GRINDING TASK :

Ore Work Index, kWh/ton (metric) 13,6 Specific Energy, kWh/ton 7,42

Feed Size, F80, microns 5000 Net Power Requirement, kW 16439

Product Size, P80, microns 212 Number of Mills for the Task 2

Design Throughput, ton/hr 2216 Net kW / Mill 8219

MILL DESIGN PARAMETERS AND OPERATING CONDITIONS : Power, kW

6499 Balls

Diameter Length Mill Speed Charge Balls Interstitial Lift 692 Overfilling


22,00 35,00 74,00 38,00 30,00 100,00 34,00 8229 Net Total

L/D rpm 5,0 % Losses

1,59 12,09 8662 Gross Total

% Solids in the Mill 75,00 ChargeMill Charge Weight, tons Apparent

Ore Density, ton/m3 2,60 Volume, Ball Slurry Density

Slurry Density, ton/m3 1,86 m3 Charge Interstitial above Balls ton/m3

Balls Density, ton/m3 7,75 143,45 526,63 84,13 56,09 4,648

BOND'S LAW APPLICATION

Conventional Ball Mill Sizing


Molino de Bolas

Para obtener las dimensiones del molino de bolas se requiere calcular lo siguiente:

CEE, a través de la fórmula de Bond. Con el CEE y el valor de tonelaje de la alimentación fresca se calcula la potencia total

requerida para conseguir el P80. Por cada Molino SAG se requieren dos Molinos de Bolas, idealmente. Para conocer la potencia por molino, se divide la potencia total por dos molinos. Se busca un equipo disponible en el mercado para hacer la prueba en el Moly-Cop Tools

(MT). Después de ejecutar las simulaciones, con la información de los parámetros (p.e:Velocidad crítica, % de descarga molino, llenado de bolas), se determina el molino quemejor se adapta para cubrir los requerimientos de potencia del proyecto u operación.

Este mismo procedimiento se ejecuta para dimensionar el molino SAG, esta vez conel CEE el test de Starkey y la alimentación fresca (tph). Como resultado se obtieneuna potencia neta, la cual se compara con la del programa de MT.


Molino de Bolas

Moly-Cop Tools TM

GRINDING TASK :

Ore Work Index, kWh/ton (metric) 13,6 Specific Energy, kWh/ton 7,42

Feed Size, F80, microns 5000 Net Power Requirement, kW 16439

Product Size, P80, microns 212 Number of Mills for the Task 2

Design Throughput, ton/hr 2216 Net kW / Mill 8219

MILL DESIGN PARAMETERS AND OPERATING CONDITIONS : Power, kW

6499 Balls

Diameter Length Mill Speed Charge Balls Interstitial Lift 692 Overfilling


22,00 35,00 74,00 38,00 30,00 100,00 34,00 8229 Net Total

L/D rpm 5,0 % Losses

1,59 12,09 8662 Gross Total

% Solids in the Mill 75,00 ChargeMill Charge Weight, tons Apparent

Ore Density, ton/m3 2,60 Volume, Ball Slurry Density

Slurry Density, ton/m3 1,86 m3 Charge Interstitial above Balls ton/m3

Balls Density, ton/m3 7,75 143,45 526,63 84,13 56,09 4,648

BOND'S LAW APPLICATION

Conventional Ball Mill Sizing

Cuando la potencia neta por equipo que entrega MT es muy parecida a la potencia neta calculado por Bond (8219 kW y 8229 kW) el análisis queda concluido.

A la potencia neta se le incorporarán las pérdidas, obteniendo la potencia bruta. De esa forma, se determina la potencia por equipo.


Diagrama Balance SAB-C

Alimentación Total = Alim. Fresca + Pebbles

Descarga Trommel =40% * Alim. Total

Alim. Harnero=60% * Alim. Total

Alim. Pebbles =30% * Alim. Fresca

Alim. Pebbles

Descarga Har.= Alim. Har – Alim. Pebbles

Alim. HC=Alim. Fresca*(1+C.C%)

Rebose HC=Alim. Fresca

Descarga HC=Descarga Molinos= Alim. HC-Rebose HC


Hidrociclón

55%

32%

75%

75%



⁻ Molino SAG


⁻ Harnero

⁻ Molino de Bolas

⁻ Hidrociclón


⁻ Balance de Masa




Filtro

Contenidos


Circuito Molienda Unitaria

ChancadorSecundario

ChancadorTerciario

Molino de Bolas

ChancadorPrimario

Flotación

Molienda Unitaria


140 KTPD

Mineral CHS

70 KTPD

Molienda

Unitaria

Flotación

70 KTPD

Molienda

Unitaria

Flotación Chancado 2° / 3°

70 KTPD

70 KTPD

Circuito Molienda Unitaria


Chancador Secundario - Terciario

Chancador de Cono (Metso)



Metodología de selección de Chancador de Cono (Manual Metso)


Balance Sistema de Chancado


Balance Sistema de Chancado

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Unidad

Al imentación

Chancado

Primario

Producto

Chancado

Primario

Al imentación

Harnero

Secundario

Colección

Producto

Secundario

Bajo Tamaño

Harnero

Secundario

Al imentación

Chancador

Secundario

Producto

Chancador

Secundario

Al imentación

Harnero

Terciario

Al imentación

Chancador

Terciario

Bajo Tamaño

Harnero

Terciario

Producto

Chancador

Terciario

Sólidos Secos t/h 3208 3208 1604 1604 740 864 864 802 478 324 478

Flujo m3/h

Agua Total m3/h

Sólidos Peso, Humedo t/h 3290 3290 1645 1645 759 887 887 823 491 332 491

Sólidos Secos t/h 4278 4278 2139 2139 986 1153 1153 1069 638 432 638

Flujo m3/h

Agua Total m3/h


Sólidos Secos t/h 4919 4919 2460 2460 1134 1326 1326 1230 734 496 734

Flujo m3/h

Agua Total m3/h


Densidad t/m3 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7

Humeda, Base Seca % 2.55% 2.55% 2.55% 2.55% 2.55% 2.55% 2.55% 2.55% 2.55% 2.55% 2.55%

Factor de Diseño % 15% 15% 15% 15% 15% 15% 15% 15% 15% 15% 15%

Disponibilidad % 75% 75% 75% 75% 75% 75% 75% 75% 75% 75% 75%

Otros

Descripción

Número de Flujo

Nominal

Instantáneo

Diseño



⁻ Molino SAG


⁻ Harnero

⁻ Molino de Bolas

⁻ Hidrociclón


⁻ Balance de Masa




Filtro

Contenidos


Circuito de Flotación

85 m3 x 3 celdas

Flotación Primaria

Flotación 1ª Limpieza

Flotación 2ª Limpieza

Flotación 1er Barrido Flotación 2do Barrido

Producto Molienda

Espesamiento

Relaves

Espesamiento

y Filtrado Concentrado

Remolienda

Molinos Verticales



Recuperación

Tph Ley (%) Fino (tph Cu) Tph Ley (%) Fino (tph Cu) Tph Ley (%) Fino (tph Cu) %

Primaria 1511 0.84% 12.69 197 6.0% 11.80 1314 0.07% 0.89 93.0%

1° Limpieza 305 7.8% 23.81 94 22.0% 20.71 211 1.47% 3.09 87.0%

2° Limpieza 94 22.0% 20.71 39.3 29.0% 11.39 55 16.99% 9.32 55.0%

Global Limpieza 197 6.0% 11.80 39.3 29.0% 11.39 157 0.26% 0.41 96.5%

1° Barrido 211 1.5% 3.09 27 7.0% 1.86 185 0.67% 1.24 60.0%

2° Barrido 185 0.7% 1.24 27 3.0% 0.82 157 0.26% 0.41 66.6%

Global Barrido 211 1.5% 3.09 54 5.0% 2.68 157 0.26% 0.41 86.7%

Global 1511 0.84% 12.69 39.3 29% 11.39 1472 0.09% 1.30 89.75%

RelaveBalance Finos

Alimentación Concentrado

Balance de Finos



Balance de Finos% DE RELAVES

97%

1511 1314

1472 tph sólido

4393 m3/h pulpa

5315 tph pulpa

197

54 Dens. Sólido 2.66

Cp 28%

Dens. Pulpa 1.21

27 27

305 157

211 185

55

94

39.3 tph sólido

140.5 m3/h pulpa

171.5 tph pulpa

Dens. Sólido 4.34

Cp 23%

Dens. Pulpa 1.22

Datos relave

Datos Concentrado

Primaria

Remolienda

1° Limpieza

2° Limpieza

1° Barrido 2° Barrido


Dimensionamiento de Celdas





Seleccionar tamaño de celda (ejemplo catálogo Metso).

Tiempo de residencia óptimo de flotación (rougher, cleaner y scanvenger).Parámetros de pruebas.

Volumen útil o efectivo de la celda. En este caso, al volumen efectivo informado se ledebe restar el volumen de aire (holdup de gas). Ejemplo celda de 300 m3 = 270 m3.

Cálculo de caudal circuito (m3/min).

Donde:Qp: flujo volumétrico de pulpa (m3/min)Gs: tratamiento de planta por día (ton)ρs: densidad del mineral (ton/m3)Cp: porcentaje de sólido (%)

)1(* P

P

S

S

SLSP C

C

GGQQQ




Volumen total del tipo de circuito (Caudal circuito * el tiempo de residencia).

Elegir el tamaño que entrega un número de celdas igual o superior a 4 unidadespor banco, esto para evitar pérdidas de recuperación por cortocircuitos.Usualmente se utilizan en torno a 9 celdas por banco.

Número de bancos y celdas para el circuito.


Dimensionamiento de Remolienda


Alim. Fresca de Conc

Alim. a Remolienda=Alim. HC-Alim. Fresca de Conc.

Alim. a HC=Alim. Fresca de Conc*(1+C.C%)

Alim. Fresca de Conc

Alim. a Remolienda

Balance de Finos Remolienda



⁻ Molino SAG


⁻ Harnero

⁻ Molino de Bolas

⁻ Hidrociclón


⁻ Balance de Masa




Filtro

Contenidos


Dimensionamiento

Espesador de Concentrado/Relaves

Una vez obtenido el tonelaje de concentrado por día en el balance, usando el áreaunitaria (p.e: 0,5 m2/tpd para concentrado y 0,2 m2/tpd para relave), se calcula elárea requerida (m2).

Se selecciona un espesador por catálogo y se determina el área del espesador(usando el área de una circunferencia).

Relaves/Concentrado

A Sist. Agua

RecuperadaEspesador


Dimensionamiento Espesador de Concentrado



Dimensionamiento Espesador de Relaves


Bases de Cálculo Valor Unidad

Alimentación de Relaves 197340,3 tpd

Factor de Diseño 1,0 °/1

Alimentación de Diseño 197340,3 tpd

Área Unitaria 0,2 m2/tpd

Área requerida 39468 m2

Dimensionamiento Valor Unidad

Diámetro Espesador 128 m

Área por espesador 12868 m2

N° de Espesadores 3,1 Unidad

N° de Espesadores 4 Unidad



⁻ Molino SAG


⁻ Harnero

⁻ Molino de Bolas

⁻ Hidrociclón


⁻ Balance de Masa




Filtro

Contenidos


Filtro

Bases de Cálculo Valor Unidad

Alimentación Concentrado 2606,5 tpd

Factor de Diseño 1,0 °/1

UE 80%

Alimentación de Diseño 135,8 tph

Tasa de Filtrado 450 kg/m2*h

Área Requerida 301,7 m2

Dimensionamiento Valor Unidad

Área por Filtro 144,0 m2/filtro

N° de Filtros 2,1 Unidad

N° de Filtros 3,0 Unidad


Filtro

Departamento de Ingeniería en Minas

Facultad de Ingeniería

Universidad de Santiago

Curso: Evaluación de Procesos Mineralúrgicos

“Dimensionamiento Planta Concentradora de Sulfuros de Cobre”

Hernán Vives NavarroDiciembre 2013

Dimesionamiento Planta Concentradora

Documents

Transcript of Dimesionamiento Planta Concentradora