Metso Outotec: tres razones para modernizar la celda de flotación

Por: Guillermo Bermúdez. Product Manager, Flotation Upgrades en Metso Outotec.

Al iniciar este artículo, planteo la interrogante: ¿Por qué modernizar una celda de flotación? Durante una experiencia, la primera prueba piloto de flotación que realicé en Metso Outotec fue operando una TankCell®5, aplicada a flotación rougher de una planta concentradora de cobre de gran tamaño, al noroeste de México. 

El diseño de experimentos tomaba en cuenta probar distintos tiempos de residencia, aplicados a la misma celda de flotación; es decir, variar el flujo de la bomba de alimentación de pulpa. La TankCell®5 estaba equipada con un mecanismo FloatForce®, con velocidad de rotación fija, canaletas externas con un cono central (crowder), el cual podía ser ascendido o descendido operando tornillos y pernos. 

Siendo un metalurgista junior, era impresionante ver cómo al alimentar el menor flujo de pulpa, la espuma no rebalsaba hacia la canaleta, a pesar de existir en la parte superior de la celda; sin importar cuánto aire suministraba a la celda, la espuma rebosaba pobremente. Por otro lado, si aumentaba al flujo máximo de alimentación de pulpa, la espuma se recuperaba con mucha facilidad.

Fue entonces que entendí que la cantidad de cobre contenido en el flujo de alimentación a la celda de flotación, era muy poca para rellenar la totalidad del área de espuma (a pesar de que la hidrodinámica del mecanismo recuperaba efectivamente en la zona de colección de pulpa); por lo que, utilizando una “llave española”, comencé a desapretar los pernos para bajar el cono central de la celda, reduciendo así el área de espuma durante las aplicaciones de menor alimentación de pulpa.

¿Los resultados? La recuperación de espuma “después de modernizar” fue mucho mejor comparado con el “antes modernizar”. Era la misma celda, el mismo flujo, la misma cabeza de alimentación, el mismo mecanismo, la misma velocidad de rotación, los mismos reactivos químicos y una sola modificación impactada positivamente el desempeño del proceso de flotación.

Ante ello planteo tres razones para modernizar la celda de flotación:

Razón 1: “Las leyes de alimentación van en declive”

Es algo documentado que las leyes de cabeza en la minería han disminuido de manera drástica. Existe, en los nuevos proyectos, la tendencia a moler más fino, instalar equipos más grandes y aumentar tiempos de residencia en los circuitos de flotación. ¿Qué hacer en las plantas ya existentes?

Cada celda de flotación recupera cierta cantidad de material valioso y esto marca su eficiencia: el mecanismo se encarga de recuperar por colección para formar la cama de espuma, el efecto del aire y la configuración de canaletas se encargan de la recuperación de espuma. Además, la eficiencia de una celda disminuye al ser alimentada con menor cantidad de material valioso; es decir, con cabezas más bajas.

Al disminuir las leyes de alimentación, existirá menor cantidad de material valioso para formar camas de espuma significativas, de tal manera que el efecto del aire no será suficiente para recuperar eficientemente la espuma que ha sido colectada por ese mecanismo.

¿Y si apretamos la espuma?  

Metso Outotec ha desarrollado varios productos de modernización hechos a la medida, con la finalidad de mejorar el desempeño de las celdas de flotación mediante el manejo efectivo de espuma al rediseñar las canaletas instaladas. Esta modernización resulta, además, en un mejor control de proceso, más estable y eficiente.

Las nuevas canaletas reducirán la distancia de transporte de las burbujas al labio de rebose. A su vez, optimizarán el área de espuma para manejar efectivamente el volumen recuperado.

Conclusión: se puede mejorar la eficiencia de la flotación, inclusive si las leyes de cabeza son cada vez más bajas, esto mediante la maximización de la recuperación de espuma, instalando las nuevas canaletas modernizadas por Metso Outotec.

Razón 2: “Mis celdas auto-aspiradas se detienen por arenamiento”

Es común escuchar que las celdas auto-aspiradas –de gran tamaño– deben detenerse de manera (al menos) semestral, lo cual resulta en pérdida de tiempo de producción. La estrategia de mantenimiento debería estar marcada, preferentemente, por el proceso de conminución, no el de beneficio.

Las máquinas de flotación de Metso Outotec utilizan sopladores de baja presión para alimentar aire a la celda a través del eje hueco. El flujo del aire de flotación, alimentado a la celda, se mide con un flujómetro y se controla con una válvula de control. Esto permite optimizar el rendimiento metalúrgico de la celda de flotación ajustando el espesor de la cama de espuma y el caudal de aire.

Por el contrario, en las celdas auto-aspiradas, el aire se extrae de la atmósfera por succión inducida por la rotación del mecanismo, lo que permite un menor control operativo sobre el rendimiento de la celda.

El mecanismo de mezclado es el corazón de una celda de flotación mecánica y tiene funciones clave de: mezclar la pulpa, dispersar y generar energía cinética turbulenta. Se necesita turbulencia para acelerar las partículas y darles suficiente energía para adherirse a las burbujas.

Los mecanismos de las celdas Metso Outotec se ubican cerca del fondo del tanque y, en combinación con la alimentación de aire forzado, genera una zona de mezcla de alta turbulencia cerca del piso del tanque, lo que evita contundentemente el arenamiento.

Por otro lado, el mecanismo de mezclado en las celdas auto-aspiradas está ubicado en el medio de la celda y sin ayuda de aire forzado, por lo que el rotor debe trabajar a mayor potencia para intentar reducir el arenamiento en la parte inferior de la celda, lo cual, desafortunadamente, no se logra en gran parte de los casos. Este efecto es más aún crítico cuando la planta alimenta material cada vez más grueso.

Cada punto porcentual de aumento de disponibilidad anual de las celdas de flotación puede ser cuantificado al orden de millones de dólares, especialmente aplicado a las grandes plantas concentradores de cobre ubicadas en el pacífico sudamericano.

Metso Outotec ha productizado paquetes Retrofit, hechos a la medida, para eliminar el arenamiento y mejorar el desempeño metalúrgico del proceso mediante la modernización de celdas auto-aspiradas.

Conclusión: modernizar mediante Retrofits de Metso Outotec es una forma de eliminar los arenamientos, aumentando de esta manera el desempeño, operabilidad y disponibilidad de tus celdas de flotación.

Razón 3: “Se planea aumentar tonelaje el siguiente año”

Aumentar tonelaje normalmente significa reducir el tiempo de residencia (siempre y cuando se conserve la densidad de pulpa) para la cinética de flotación. Para buscar mantener el mismo lugar en la curva tiempo de residencia vs recuperación, conceptualmente pensamos inmediatamente en aumentar más celdas.

El enfoque de modernización sustentable de Metso Outotec propone, en primer lugar, revisar opciones que no incrementen la huella de carbono. La recomendación es maximizar la recuperación de la zona de espuma para mejorar la recuperación integral del circuito de flotación, de esa forma estaremos modificando la curva aplicada en planta.

En pocas palabras, Metso Outotec propone maximizar la eficiencia de todas las máquinas de flotación del circuito mediante nuevas canaletas de espuma, esto antes de buscar añadir celdas nuevas al circuito:  esto resulta en un proceso más sustentable y menos costoso.

Por último, el flujo a través de las válvulas dardo aumentará, resultando probablemente en un control más pobre y mayor desgaste en los asientos. Metso Outotec ha producido modernizaciones para la descarga de las celdas a través de las válvulas dardo incluyendo: cálculo, asientos, dardos, flechas, actuadores y rack del actuador.

Conclusión: es posible mantener o mejorar la eficiencia de la flotación, inclusive al planearse un aumento de tonelaje. Para esto es necesario optimizar la recuperación de espuma mediante nuevas canaletas y modernizar las válvulas dardo para que permitan el flujo oportuno de mayor cantidad de pulpa.