Metso Outotec en Constancia: aumento de la recuperación de cobre y molibdeno gracias a la mejora de las celdas de flotación con center launders

La optimización de la superficie de la espuma, en todo el circuito de flotación, tiene un impacto crítico en el rendimiento de los procesos. Las canaletas son una parte esencial de cualquier celda de flotación y, con el diseño y la orientación correctos para una aplicación específica, se puede lograr un rendimiento óptimo.

Este artículo describe el proyecto de mejora en las canaletas, llevado a cabo en la concentradora de cobre de Hudbay Minerals Inc., situada en el sur de Perú. Cada línea rougher se modernizó mediante la instalación de center launders, en las tres últimas de las siete celdas Metso Outotec TankCells300.

La instalación de los center launders se realizó en dos etapas. El primer conjunto de tres se instaló en la línea rougher 1, durante junio de 2019, y el segundo conjunto de tres se instaló en noviembre de 2019. La instalación escalonada permitió evaluar el rendimiento metalúrgico de la línea 1 en relación con la línea 2.

Los resultados mostraron que la implementación del nuevo diseño de canaletas produjo un aumento de recuperación, estadísticamente significativo, del 0.70% para Cu y del 1.4% para Mo.

Introducción

Actualmente, los circuitos de flotación están siendo diseñados, cada vez más, con máquinas más grandes. Una de las razones de esta tendencia es la demanda de los productores de cobre de tratar mayores volúmenes de mineral, debido a la combinación de la disminución de las leyes de cabeza y a los beneficios económicos de tener una operación a gran escala (Lynch, Harbort y Nelson 2010).

Los equipos de mayor tamaño requieren motores más grandes, materiales más resistentes al desgaste, instalaciones más grandes y estrategias de mantenimiento novedosas, lo que supone nuevos retos en el diseño, el rendimiento y el funcionamiento de las grandes concentradoras de Cobre (Tabosa et al., 2016).

Una de las primeras máquinas de flotación de gran tamaño se puso en marcha en la concentradora de Kevitsa, en la Laponia finlandesa, en 2015. Se trataba de la primera TankCells® e500 de Outotec, y uno de los retos era que la importante distancia de la canaleta, con respecto a la línea central del tanque, podía provocar una escasa recuperación de la espuma (Murphy, et al., 2015). El desarrollo de las grandes celdas de flotación ha sido un largo viaje.

Fue hasta finales de la década de 1980, que Outukumpu reconoció que la flotación es esencialmente una operación de dos subprocesos (recuperación de la zona de recolección y recuperación de la espuma), y que la maximización del rendimiento significaba comprender y ser capaz de maximizar el rendimiento de cada subproceso de flotación (Gronstrand y Kujawa, 2009).

Los dos subprocesos son descritos por Falutsu y Dobby (1989), quienes propusieron el modelo de dos zonas para estimar la recuperación total en las áreas de colección y espuma.

En una celda de flotación, el área de la sección transversal por encima del cono de espuma se considera como el área de superficie de espuma disponible. El diseño de una celda de flotación, con una superficie de espuma baja, podría llevar a una situación en la que se transportara demasiado material sobre una superficie de espuma limitada. A su vez, el diseño de una celda de flotación, con una superficie de espuma alta, podría llevar a una situación con un flujo de espuma insuficiente para estabilizar a la misma, lo que potencialmente llevaría a que una proporción significativa de material hidrofóbico no llegara a las canaletas de concentrado.

Las partículas sólidas son un componente importante de la estructura de la espuma (Espinosa-Gómez et al., 1998); un número insuficiente de partículas sólidas también conducirá a una menor estabilidad de la espuma y a un mal transporte de las partículas del concentrado al labio de la canaleta (Heath, J. 2013).

A medida que el grado de alimentación de cada celda disminuye aguas abajo, a lo largo de una fila de flotación (es decir, por la eliminación de mineral hidrofóbico), se ha observado que los parámetros óptimos de transporte de espuma son significativamente diferentes para las celdas del banco. Esto implica que tener un solo tipo de arreglo de canaletas para todas las celdas del banco no es el mejor enfoque (Sherwin, 2019).

La remoción de la espuma en la flotación puede verse afectada por la modificación del área de espuma abierta en la celda de flotación.

En un  center launder (canaleta central), la espuma fluye hacia adentro de ambos lados de la canaleta. Los center launders pueden utilizarse además o en lugar de una canaleta periférica (Coleman 2009).

El diseño de la canaleta central (center launder) de Metso Outotec consiste en un nuevo cono de espuma, una canaleta central y un aglomerador (crowder) exterior. La canaleta central recogerá toda la espuma que es empujada por el cono de espuma en la zona interior y por el aglomerador exterior en la zona exterior.

Concentradora de Constancia

La operación de Constancia, propiedad de Hudbay Minerals, está situada en el sureste de los Andes peruanos, en el departamento de Cuzco. La producción de metal primario es de cobre, y los metales secundarios son molibdeno, plata y oro.

El circuito de molienda consta de dos líneas, cada una con un molino SAG en circuito cerrado con cribas, seguido de un molino de bolas en circuito cerrado con hidrociclones. El tamaño de las partículas del producto de los ciclones se controla con un analizador de tamaño de partículas en línea PSI300i.

El rendimiento de diseño del molino era de 78, 000 toneladas diarias, con una ley media de 0,41% de cobre, pero desde su puesta en marcha el molino ha alcanzado rendimientos sostenidos de 90, 000 toneladas diarias con una disponibilidad superior al 94%.

El circuito de flotación consiste en un circuito de flotación bulk cobre/molibdeno y un circuito de separación de molibdeno.

El circuito de flotación rougher en Constancia está compuesto por catorce Metso Outotec TankCells® e300, con canaletas periféricas internas y radiales, configuradas en dos líneas de flotación de siete celdas de flotación en cada una.

Estudios anteriores habían identificado la baja tasa de colección de espuma como uno de los principales retos para maximizar la recuperación de cobre, especialmente en las últimas celdas de las filas rougher.

Se inició un proyecto para cambiar la configuración de canaletas de las tres últimas celdas rougher de cada línea, pasando de una configuración de canaletas radiales a otra de center launders. Esto reduciría la distancia de transporte de la espuma a la canaleta y ayudaría a la aglomeración de espuma, al reducir la superficie efectiva de la espuma.

Las nuevas canaletas se instalaron en la Línea 1 durante junio de 2019 y en la Línea 2 durante noviembre de 2019. La superficie total de espuma y la distancia de transporte se redujeron en un 42% y un 69.2% respectivamente.