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CONTROL DE VARIABLES FUNDAMENTALES
EN PERIODOS DE PUESTA EN MARCHA DE
PLANTAS DE PROCESOS
Por:
Ing. Luis Wilson Arzapalo Imbertis
CONSULTOR METALÚRGICO
El tema refiere a las acciones que
debe llevar a cabo el equipo de
operaciones, luego del
Comisionamiento donde la Planta
esta “Listo para Arrancar”.
Por: Ing. L. Wilson Arzapalo Imbertis
CONSULTOR METALURGICO
[email protected]
Cel. (51) 956 884 883
www.Arzapalo.com
VARIABLES FUNDAMENTALES EN PERIODOS DE PUESTA EN MARCHA
ÍNDICE
1. Gravedad específica del mineral, variación y repercusión en el % solidos en peso
2. Variación de la velocidad crítica pulpa vs velocidad de transporte.
3. Consumo global de agua y su control para conseguir el equilibrio del sistema.
4. Áreas de agujeros de paso de cajones y de descarga de celdas de flotación.
5. Registro de datos operativos (amperajes, temperaturas, rebalses y paradas de
equipos) para identificar y corregir las restricciones en el sistema.
DENSIDAD DEL PLANETA TIERRA
La densidad del Planeta Tierra calculado en base a la constante gravitacional es 5.52
ton/m3. Hasta la fecha el hombre ya ha accedido hasta 4 km de profundidad en la
CORTEZA TERRESTRE, cuya densidad promedia en 2.90 ton/m3.
Si se registra constantemente la densidad relativa (gravedades específicas) del mineral
que llega a la planta, se puede comprobar que cambian de valor, y por tanto tiene
repercusión en el tiempo de molienda.
Los mineros y geólogos están interesados en la ley de cabeza del mineral que
entregarán a planta, no en su gravedad específica. LOS METALURGISTAS SÍ DEBEMOS
PREOCUPARNOS POR ESTA VARIABLE.
1° VARIACION DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA
Y SU REPERCUCIÒN EN EL %Sp
El histograma Densidad relativa vs Frecuencia de un total 5,196 muestras tomadas cada
5 m en zonas mineralizadas muestra variación de la gravedad específica
La alimentación a planta de minerales con esta característica son el motivo por el cual se
sobrecargan o descargan rápidamente los molinos.
La gravedad específica
no es constante
Por tanto, debe ser el objetivo de la supervisión lograr el adecuado control en la
molienda con el apoyo de densímetros nucleares pero con diferente filosofía de
operación.
%Sp =
Dos escenarios de control en
la molienda.
Gs * (D-1)
D * (Gs-1)
Lo que se hace :
Se fija el valor de densidad de pulpa considerando que la Gravedad especifica del mineral es constante
Gs
2.84
Dp
1.847 1.847 1.847 1.847 1.847 1.847 1.847 1.847 1.847 1.847 1.847 1.847 1.847 1.847
%Sp
70.8
2.85
70.7
2.860
70.5
2.87
70.4
2.88
70.3
2.890
70.1
2.90
70.0
2.91
69.9
2.920
69.7
2.93
69.6
2.94
69.5
2.950
69.4
Se sobrecarga
2.96
69.3
2.97
69.1
Se descarga
Lo que se debe hacer
Fijar el valor del %Solidos en peso a la que se debe trabajar. Calcular la Gravedad específica a cada
intervalo de tiempo, alimentar este dato al programa del densímetro nuclear y controlar el H2O.
Gs
2.84
Dp
1.830 1.833 1.836 1.839 1.841 1.844 1.847 1.850 1.853 1.856 1.858 1.861 1.864 1.867
%Sp
70.0
2.85
70.0
2.860
70.0
2.87
70.0
2.88
70.0
2.890
70.0
2.90
70.0
2.91
70.0
2.920
70.0
2.93
70.0
2.94
70.0
2.950
70.0
2.96
70.0
2.97
70.0
Rp (L/S) 0.429 0.429 0.429 0.429 0.429 0.429 0.429 0.429 0.429 0.429 0.429 0.429 0.429 0.429
Una forma de averiguar la
Gs del mineral
Desarrollar la ecuación de la Gravedad específica en función de los ensayes
químicos de los elementos
DENSIDAD_CHUPA
5.0
4.5
DENS_E
4.0
%Zn
%Pb
%Cu
%Fe
3.5
3.0
2.5
=
=
=
=
13.11
0.03
0.15
18.15
2.0
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
DENS_M
Grav. Especifica = 2.50 + 0.028*(%Pb) + 0.020*(%Zn) + 0.036*(%Fe) + 0.061*(%Cu)
= 3.43
2° VELOCIDAD CRÍTICA DE LA PULPA
Y LA VELOCIDAD DE TRANSPORTE
Cuando la pulpa mineral se transporta a través de tuberías.
La hidráulica de sólidos suspendidos en agua, condiciona que el diámetro de la
tubería seleccionada, debe permitir manejar la pulpa a una velocidad de
transporte ligeramente superior a la velocidad crítica.
Consecuencias de una inadecuada
selección de Ø de tubería
Si el diámetro de la tubería está sub dimensionada, la velocidad de transporte
es muy alta respecto a la velocidad crítica de la pulpa, se desgasta rápidamente
por efectos de la alta fricción, ocasiona contrapresión y rebalse en los cajones
bombas.
Si el diámetro de la tubería está sobredimensionado, la velocidad de
transporte es inferior a la velocidad crítica de la pulpa y se produce
embancamiento de la línea.
Tubería instalada “Ø constante”
Para la puesta en marcha, las tuberías “ya están instaladas”
Pero la planta inicia operaciones a capacidades menores y debe ir incrementando
cada vez que se alcanza el equilibrio del sistema.
Se produce desequilibrio:
SI NO SE TIENE UN PROGRAMA DE CONTROL DE VELOCIDADES CRITICAS DE PULPAS,
Estas se deben haber calculado previamente para cada capacidad temporal.
Todos deben tener internalizado que a las capacidades temporales menores que la
de diseño LOS DIAMETROS DE LAS TUBERIAS ESTAN SOBREDIMENSIONADOS y
pueden ocasionar EMBANCAMIENTOS, INUNDACIONES Y PARADAS DE PLANTA”.
Variación de la velocidad de
transporte de pulpa
PULP CRITICAL SPEED & TRANSPORT SPEED
Pumping pulp with 55 %SP
Plant Capacity TPD
Two parallel circuits TPD
% CC
Gs1
Dp
%Sp
Pulp Critical Speed (ft/seg) =
Pipe diameter (inches) =
Transport Speed (ft/sec) =
50,000
25,000
2.20
2.9
1.563
55.00
14.9
30
7.7
60,000
30,000
2.20
2.9
1.563
55.00
15.5
30
9.3
70,000
35,000
2.20
2.9
1.563
55.00
15.9
30
10.8
80,000
40,000
2.20
2.9
1.563
55.00
16.3
30
12.4
90,000 100,000 110,000 120,000
45,000 50,000 55,000 60,000
2.20
2.20
2.20
2.20
2.9
2.9
2.9
2.9
1.563 1.563
1.563
1.563
55.00 55.00
55.00
55.00
16.7
17.0
17.3
17.6
30
30
30
30
13.9
15.5
17.0
18.6
Vc1 = Vc *( (D1*(Gs1-1)) / (D*(Gs-1)) )^0.5
OBJETIVO
Control de velocidad de transporte
y equilibrio del sistema
Es necesario entonces buscar el % Sp ideal para conseguir la velocidad de
transporte adecuado para estandarizar flujos de pulpa .
PULP CRITICAL SPEED & TRANSPORT SPEED
Pumping pulp with different %Sp
Plant Capacity TPD
Two parallel circuits TPD
TPH
% CC
TPH
Gs1
Dp
%Sp
Pulp Critical Speed (ft/seg) =
Pipe diameter (inches) =
Transport Speed (ft/sec) =
50,000
25,000
1,042
2.20
3333
2.9
1.287
34.00
14.7
30
15.2
60,000
30,000
1,250
2.20
4000
2.9
1.320
37.00
15.3
30
16.3
70,000
35,000
1,458
2.20
4667
2.9
1.355
40.00
15.9
30
17.2
80,000
40,000
1,667
2.20
5333
2.9
1.392
43.00
16.3
30
17.8
90,000 100,000 110,000 120,000
45,000 50,000 55,000 60,000
1,875 2,083
2,292
2,500
2.20
2.20
2.20
2.20
6000
6667
7333
8000
2.9
2.9
2.9
2.9
1.431 1.473
1.517
1.563
46.00 49.00
52.00
55.00
16.7
17.0
17.3
17.6
30
30
30
30
18.2
18.4
18.6
18.6
Vc1 = Vc *( (D1*(Gs1-1)) / (D*(Gs-1)) )^0.5
Luego viene el ajuste de
condiciones operativas
Estandarizado los flujos de pulpa se puede decidir ajustar las otras condiciones
operativas ( # de ciclones, velocidades de bombas, tiempos de flotación, etc.)
PLANT CAPACITY VERSUS NUMBER OF CYCLONES ON THE NEST
Two parallel circuits TPD
Gs1
25,000 30,000 35,000 40,000 45,000 50,000
2.90
2.90
2.90
2.90
2.90
2.90
55,000
2.90
60,000
2.90
%Sp
34.0
37.0
40.0
43.0
46.0
49.0
52.0
55.0
%Sv
15.08
16.84
18.69
20.64
22.71
24.89
27.20
29.65
4,480 4,815 5,061 5,238 5,357
5,431
5,466
5,470
ft3/min
Pulp Critical Speed (ft/sec) =
Pipe diameter (inches) =
Transport Speed (ft/sec) =
N° Cyclones D-26", P=138Kpa
14.7
15.3
15.9
16.3
16.7
17.0
17.3
17.6
30
30
30
30
30
30
30
30
15.2
16.3
17.2
17.8
18.2
18.4
18.6
18.6
14
15
16
17
17
17
17
17
Cuidado con la inacción
de la supervisión
La inacción de la supervisión por falta de un programa de control de
velocidades de transporte de pulpa, hace que los operadores tomen
decisiones propias en su preocupación por buscar el equilibrio
prolongando así el periodo de puesta en marcha.
La optimización en los diferentes circuitos restantes, requieren
de similar programa: 1ro buscar el %Sp ideal para conseguir la
adecuada velocidades de transporte.
3° CONSUMO GLOBAL DE AGUA
Afirmación.
Toda el agua que consume una planta de procesos, llega a:
- A los espesadores de concentrados y
- Al espesador de relave.
Puntos de muestreo para
análisis físico
Por tanto:
Se recomienda crear puntos de muestreo en la alimentación a los espesadores
para tomar densidades de pulpa y calcular el consumo global del H2O.
Estos puntos de muestreo, son independientes a los de muestreo para análisis
químicos con el objeto de elaborar los Balances Metalúrgicos.
Ejm. De consumo global de H2O en
planta
Ejemplo.
Densidades de productos Planta Milpo (CL)
Conc Pb
Conc Cu Conc Zn Relave
1.043
1.190
1.450
1.300
:
:
:
:
1.110
1.200
1.390
1.308
1.066
1.178
1.437
1.308
%Lv = (Gs-D) * 100
(Gs-1)
BALANCE DE AGUA PLANTA MILPO (Cerro Lindo)
Conc. Pb Conc Cu Conc. Zn
Densidad Prom edio en Kg/Lit
Rlv. Gral.
D
1.066
1.178
1.437
1.308
Gs
6.20
5.60
4.15
3.90
Porcentaje de Solidos en Peso
%Sp
7.38
18.40
40.06
31.67
Tratam iento diario en TPD
20,000
332.46
39.72
19.77
1.09
Gravedad Especifica
Ratio de Concentracion
RC
Caudal de Pulpa
m3/dia
764
2,323
1,756
44,464
Caudal de Agua
m3/dia
754
2,233
1,513
39,742
Consum o total H2O Planta
m3/día
44,242
Consum o de H2O
m3 / ton Min
2.21
(506 l/s; H2O desalinizada 35 l/s)
CONTROL DEL CONSUMO
GLOBAL DE AGUA
Ejm. BALANCE DE AGUA PLANTA DE FLOTACIÓN Cu-Mo
Conc. Cu
Densidad Prom . Kg/Lit
Conc. Mo Rlv. Gral.
Conc. Cu Conc. Mo Rlv. Gral.
D
1.225
1.360
1.236
1.200
1.300
1.200
Gs
4.30
4.75
2.92
4.30
4.75
2.92
Porcentaje de Solidos en Peso%Sp
23.93
33.53
29.04
21.72
29.23
25.35
RC
50.03
3783.80
50.03
3783.80
Produccion diaria
TM/dia
2,798
37
137,165
2,798
37
137,165
Caudal de Agua
m 3/dia
8,890
73
335,056
10,082
90
403,819
Gravedad Específica
Tratamiento diario TPD
Ratio de Concentracion
Consumo total H2O Planta
140,000
m3/día
344,019
413,990
Consumo total H2O Planta m3/guardia
172,010
206,995
Consumo total H2O Planta m3/ton Min.
2.46
2.96
* 1guardia = 12 horas
34,985 m3 H2O/guardia de diferencia de consumo.
Se sorprenderán que generalmente las guardias trabajan con
diferentes criterios, un mejor control de agua encaminará a una
rápida estandarización.
4° AREAS DE AGUJEROS DE PASO
DE PULPA
Los agujeros de paso en los diferentes sectores de
la planta, facilitan el transito de pulpa o pueden
originar restricciones en la operación.
En el caso de bancos de celdas de flotación:
El acercamiento o alejamiento de los dardos al
agujero, modifican el área de descarga desde
sector circular hasta circulo.
Registro de diámetros internos
de asientos de dardos
Es necesario registrar también, el Ø interno de los
asientos de los dardos, para saber cuando el área de
salida será insuficiente.
Un mal funcionamiento de los mecanismo de control de
nivel puede impedir la descarga provocando rebalses
hacia los canales de espuma que ocasionaran
contaminación.
Una demasiada apertura, no solo descarga el banco de
celdas, ocasiona rebalses de los cajones de bombas y
desequilibra el sistema.
Ojo con la velocidad de paso
Área de un agujero para el paso de pulpa
Two parallel circuits TPD
%Sp
ft3/seg
height of pulp over the hole (ft)
gc1 at 4600 msnm ft/seg2)
Pulp speed through hole (ft/sec)
Hole area (Inches)2
25,000
34.00
23.33
1.65
20.80
8.28
406
30,000
37.00
25.08
1.65
20.80
8.28
436
v = (2gh)^0.5
40,000
43.00
27.28
1.65
20.80
8.28
474
50,000
49.00
28.29
1.65
20.80
8.28
492
60,000
55.00
28.49
1.65
20.80
8.28
495
5° REGISTRO DE DATOS OPERATIVOS
PARA IDENTIFICAR RESTRICCIONES
(amperajes de operación, temperaturas, paradas, rebalses)
Pot
Motor
HP
15
:
Chancadora Fima
50
Bomba Lub. Chanc Quij.
3
Faja Nº 2
20
Cedazo Nº 1A
14
Chancadora Nº 2
200
:
Bomba Lub. Chanc Nº 2
5
Faja Magnetica
3
Extractor de Polvo
60
Alim. Tolv Finos Nº 1
10
Molino de Bolas 12x13
1500
Bomba Lub. 12x13 Nº 1
7.5
:
Molino Denver 6x12
220
Celda Cleaner Bulk Nº 6
15
Bomba Wifley Nº 13
7.5
:
Celda OK 28 Scv Zinc N°4
85
Soplador Spencer Nº 2
250
Bomba Lub. Wirth Nº 1
3
Bomba Metso Nº 2
125
:
Rastrillo Espesador Rlv
10
Izaje Espesador Rlv
2
Filtro de Tambor Nº 3
3.6
Filtro de Tambor Nº 5
2
:
Espesador de Cobre
5
Bomba Vertical Nº 12
15
Agitador de CuSO4
15
:
Agitador de Floculante
15
Molino de Cal
60
:
Agitador de Cal Nº 2
15
Consum o Total Potencia kW
Descripción
de equipos
Alim. Tolv Gruesos Nº 1
Chancado prim ario
Chancado secundario
Molienda
Flotación
Relave
Filtrado
Reactivos
Planta de Cal
133
I (trab)
Am p
8.7
:
24.0
3.5
25.0
8.5
164.0
:
5.3
3.4
36.0
5.8
140.0
6.8
:
260.0
14.0
9.3
:
85.0
245.0
2.1
94.0
:
14.5
2.5
4.1
5.2
:
3.4
14.3
13.0
:
14.0
48.0
:
14.5
ton/ h
P (trab)
kW
5.8
:
16.1
2.3
16.8
5.7
110.0
:
3.6
2.4
25.2
3.9
853.6
4.6
:
174.4
9.4
6.5
:
62.2
171.8
1.8
65.9
:
9.7
1.8
2.7
3.5
:
2.3
9.6
8.7
:
9.4
33.7
:
9.7
6070
150
I (trab)
Am p
8.9
:
25.0
3.5
27.0
9.0
167.0
:
5.3
3.5
35.9
6.0
149.0
6.8
:
265.0
15.0
9.5
:
94.0
277.0
2.1
96.0
:
15.0
2.5
4.1
5.1
:
3.5
22.0
13.0
:
14.0
50.0
:
14.5
ton/ h
P (trab)
kW
6.0
:
16.8
2.3
18.1
6.0
112.0
:
3.6
2.5
25.2
4.0
908.5
4.6
:
177.7
10.1
6.7
:
68.8
194.2
1.8
67.3
:
10.1
1.8
2.7
3.4
:
2.3
14.8
8.7
:
9.4
35.1
:
9.7
6,236
Observaciones
% de Pot
Nom inal
41
:
38
80
104
49
63
:
62
Se paró
52
44
87
54
:
96
73
98
:
Recalentando
101
51
Cte. Rebalse
:
104
81
67
134
:
70
107
63
:
64
72
:
71
Restricciones
identificadas
Cuadro síntesis para corrección de RESTRICCIONES
Chancado Secundario
Molienda
Flotación
Relave
Filtrado
Pot
Descripción
Motor
de equipos
HP
Faja Nº 2
20
Faja Magnetica
3
Molino Denver 6x12
220
Celda OK 28 Scv Zinc N°4
85
Bomba Metso Nº 2
125
Rastrillo Espesador Rlv
10
Filtro de Tambor Nº 5
2
Bomba Vertical Nº 12
15
Consumo Total Potencia kW
133
I (trab)
Amp
25.0
3.4
260.0
85.0
94.0
14.5
5.2
14.3
ton/ h
P (trab)
kW
16.8
2.4
174.4
62.2
65.9
9.7
3.5
9.6
6070
150
I (trab)
Amo
27.0
3.5
265.0
94.0
96.0
15.0
5.1
22.0
ton/ h
P (trab)
kW
18.1
2.5
177.7
68.8
67.3
10.1
3.4
14.8
6236
Observaciones
% de Pot
Nominal
103.85
Se paró
96.36
Recalentando
Cte. Rebalse
104.17
134.21
107.32
La interpretación de estas informaciones “en Reuniones de equipo” es el camino
más viable para la pronta solución de los problemas.
Estas son las restricciones que se tienen que resolver antes de intentar
incrementar la capacidad temporal en un periodo de puesta en marcha.
CONCLUSIONES
1°Realizar el seguimiento de la variación de la gravedad específica del mineral para
conservar el % Sp en la molienda.
2°Trabajar siempre a una velocidad de transporte ligeramente superior a velocidad
critica de la pulpa.
3°Controlar el consumo global de agua y estandarizar las formas de trabajo de las
guardias. Un excesivo uso de este liquido, puede desequilibrar el sistema.
4°Tener registrado las áreas de los agujeros de paso porque en algún momento
puede ser insuficiente para la operación.
5° Realizar continuamente el registro de datos operativos (amperajes, temperaturas,
paradas, rebalses) de equipos para identificar restricciones, Estos deben ser
solucionados antes de incrementar la capacidad temporal.
GRACIAS.
Luis Wilson Arzapalo Imbertis
www. Arzapalo.com
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