UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

FACULTAD DE INGENIERA METALRGICA Y DE MATERIALES

TESIS:

PROPUESTA DE UN MODELO DE CONTROL DE PROCESOS EN EL CIRCUITO DE CHANCADO-CLASIFICACIN EN UNA PLANTA CONCENTRADORA

PRESENTADO POR Bach. CARDENAS PERALES, ALEXANDER Bach. CARO HURTADO, HUGO WALTER

PARA OPTAR EL TTULO PROFESIONAL DE INGENIERO METALURGISTA

HUANCAYO MAYO2011

ASESOR: Ing. MARIO CERRON MADUEO

DEDICATORIA

AGRADECIMIENTO

NDICE

DEDICATORIAAGRADECIMIENTONDICEINTRODUCCINRESUMEN

CAPITULO ICIRCUITOS DE MOLIENDA-CLASIFICACIN DE MINERALES

1.1.-GENERALIDADES051.2.-EVALUACIN DE CIRCUITOS INDUSTRIALES DE MOLIENDACLASIFICACIN141.3 MOLIENDA DE MINERALES161.3.1 La evolucin de la molienda171.4 CIRCUITOS DE MOLIENDA171.4.1 Circuitos abiertos181.4.2 Circuitos cerrados, clasificadores mecnicos191.4.3 La molienda en plantas concentradoras de medio y gran tonelaje211.5CIRCUITOS DE MOLIENDA-CLASIFICACIN CON LOS HIDROCICLONES221.5.1 Circuito cerrado de molienda bolas con un hidrociclon.241.5.2 Circuitos cerrados inverso de molienda barras bolas261.6 LOS HIDROCICLONES261.6.1 Hidrociclones de fondo plano281.7 LA MOLIENDA AUTGENA Y SEMIAUTGENA331.8 EL MOMENTO ACTUAL DE LA MOLIENDA361.9 EL FUTURO DE LA MOLIENDA DE MINERALES381.9.1Los circuitos de molienda39

CAPITULO IIDISEO DE LA INVESTIGACIN

2.1.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:412.1.1Descripcin del problema:412.1.2. Formulacin del problema422.2.JUSTIFICACIN:422.3.-OBJETIVOS:432.3.1.Objetivo general:432.3.2 Objetivos especficos:432.4.FORMULACIN DE LA HIPTESIS:432.4.1 Hiptesis General:432.4.2 Hiptesis especficos:442.5. VARIABLES DE LA INVESTIGACIN442.5.1. VARIABLE INDEPENDIENTE (X)442.5.2. VARIABLE DEPENDIENTE (Y) 442.6.EXPLICACIN DEL MTODO DE TRABAJO:44

CAPITULO IIIMODELACIN MATEMTICA EN MOLIENDA-CLASIFICACIN DE MINERALES

3.1.MODELO MATEMTICO DE LA MOLIENDA:463.2 MODELO MATEMATICO DE CLASIFICACIN.513.2.1Ecuacion de tamao corte:513.2.2 Ecuacin de Tamao de d50 corregido533.2.3.- Ecuacin de Capacidad: 533.3.ECUACIN DE RECUPERACIN DE AGUA EN LA DESCARGA:543.6.-ECUACIN DE DIMETRO DEL PEX: 543.8 MTODO DE BOND PARA EL DISEO DE MOLINOS DEBOLAS553.8.1 Ecuaciones De Diseo:553.8.2 Procedimiento de Clculo653.9 NDICE DE TRABAJO OPERACIONAL:673.10 SIMULACIONES EN CIRCUITOS DE MOLIENDA683.10.1. COMPARACIN DE LA SIMULACIN DE CIRCUITOS CON EL MTODO BOND683.11 COMPORTAMIENTO DE DIVERSOS DISEOS DE CIRCUITOS DE MOLIENDA:733.11.1 CASO 1733.11.2. Caso 275

CAPITULO VIMOLDEAMIENTO MATEMTICO VALIDO PARA EL DISEO DE LA METODOLOGA DE CONTROL Y LA ELABORACIN DEL SOFTWARE

4.1.GENERALIDADES774.2.MOLDEAMIENTO MATEMTICO EN EL HIDROCCICLON 774.3.MODELAMIENTO MATEMATICO EN EL MOLINO 804.3.1 Balance de materia en el molino804.3.1.1 Densidad Pulpa (compuesta mineral y agua). 804.3.1.2. Volumen interior del Molino804.3.1.3 Volumen carga interior Molino804.3.1.5 Volumen ocupado por bolas interior molino814.3.1.6 Peso carga bolas814.3.1.7 Peso pulpa espacios intersticiales entre bolas814.3.1.8 Nivel exceso pulpa, 814.3.1.9 Peso exceso pulpa824.3.1.10 Densidad aparente carga molino824.3.1.11 Potencia Neta Molino824.3.1.12 Potencia demandada bolas834.3.1.13 Potencia demandada pulpa espacios intersticiales834.3.1.14 Potencia demandada exceso pulpa834.3.1.15 Potencia real o bruta (considerando perdidas)834.3.2 Alimentacin al molino 844.3.3 Descarga del molino 84

CAPITULO VELABORACIN Y ARQUITECTURA DEL SOFTWARE

5.1 ALGORITMO DEL SOFTWARE885.2 SUBRUTINA DE INGRESO DE DATOS AL SOFTWARE905.3 SUBRUTINA DE CLCULO DEL DESEMPEO DEL MOLINO915.4 SUBRUTINA DEL BALANCE DE MATERIA EN EL MOLINO925.5 SUBRUTINA DE BALANCE DE MATERIA EN EL HIDROCICLON945.6 SUBRUTINA DE BALANCE DE MATERIALES EN TODO EL CIRCUITO965.7SUBRUTINA DEL MEN PRINCIPAL DEL SOFTWARE965.8 SUBRUTINA DE HERRAMIENTA PARA EXPORTAR DATOS A EXCEL DESDE EL SOFTWARE975.9 SUBRUTINA DE HERRAMIENTA PARA IMPRESIN DE DATOS DE SOFTWARE985.10 SUBRUTINA DE CONECTIVIDAD CON BASE DE DATOS DE DATOS DEL SOFTWARE98

CAPITULO VIANLISIS Y DISCUSIN DE RESULTADOS

6.1 SIMULACIN DEL CIRCUITO DE MOLIENDA-CLASIFICACIN TONELAJE DE ALIMENTACIN FRESCA 200ton/hr1006.2SIMULACIN DEL CIRCUITO DE MOLIENDA-CLASIFICACIN TONELAJE DE ALIMENTACIN FRESCA 400ton/hr1106.3 SIMULACIN DEL CIRCUITO DE MOLIENDA-CLASIFICACIN TONELAJE DE ALIMENTACIN FRESCA 600ton/hr120

CONCLUSIONESRECOMENDACIONESBIBLIOGRAFA

INTRODUCCIN

La conminucin de los minerales no est exenta de paradigmas antiguos y desfasados, que como tales muchas veces limitan la posibilidad de optimizar los circuitos de molienda - clasificacin ya sea por causa del diseo original u operaciones enmarcadas en conceptos operacionales restringidos por esos mismos paradigmas.

Segn se ha podido indagar, de los muchos estudios realizados por diversos investigadores y las experiencias captadas de las diferentes plantas concentradoras del pas, esos paradigmas, que est enraizado en la minera peruana son los que se manifiestan con ms frecuencia en el circuito de molienda-clasificacin de minerales y son los siguientes:

Los hidrociclones deben operar con una alimentacin lo ms diluida posible Se debe de evitar que la operacin en el circuito de molienda-clasificacin sea niveles altos de carga circulante. Las bombas de velocidad variable son un lujo innecesario y que esta se debe de prescindir Se requiere el uso de hidrociclones ms pequeos para que el tamao de corte sea ms fino. Y as , existen muchos paradigmas, que necesitan dejar de lado, pero para ello, es necesario demostrar que eso paradigmas no son reales y por lo tanto es muy importante en la actualidad en nuestro mundo minero-metalrgico aplicar mas la ciencia que el arte en todo proceso, cosa que no ocurra anteriormente, por ello el presente trabajo est orientado corregir alguno de esos paradigmas de tal manera que el trabajo que se realice en toda planta concentradora sea la ms eficiente posible y que este a expensas a un control de procesos planificado y optimo , ya que el objetivo de la presente investigacin est orientado a coadyuvar a que se cuente con una herramienta bsica y practica para el control de procesos en una planta concentradora y estamos seguros que para ello es fundamental elaborar un software que permita que dicho control de procesos sea ms rpido y eficiente y a la vez , que este mismo software permita simular , los procesos de molienda-clasificacin y de esa manera permita optimizar el procesamiento de los minerales y por ende redundando todo ello en el incremento de la productividad de una planta concentradora, que al final, es la meta de toda empresa.

LOS AUTORES

RESUMEN

En toda planta industrial de procesamiento de minerales es importante la operacin de conminucin de mineral que comprende bsicamente dos etapas , la de chancado y la de molienda, operacin que es de suma importancia porque all es donde prcticamente se consigue la liberacin de las partculas y como es sabido las especies mineralgicas prcticamente vienen asociadas a otras especies mineralgicas pudiendo ser estas valiosas y no valiosas y por otra lado esta operacin es el que consume la mayor cantidad de energa, porque ella es requerida pada la reduccin de tamao de partculas mineralizadas, por lo tanto se hace de suma importancia tener un control optimo y preciso de las variables operativas en estos circuitos con la finalidad de mantener constante el valor de estas variables y por ende mejorar la productividad de la empresa, y esta se puede lograr mediante dos metodologas, primero controlando el grado reduccin de las partculas en el circuito de molienda-clasificacin y en segundo lugar controlando el grado de reduccin en el circuito de chancado-clasificacin generalmente la mayora de las plantas concentradoras optan por la primera metodologa, pero creemos que controlando la granulometra , el radio de reduccin , la eficiencia de clasificacin, un diseo adecuado del circuito de chancado molienda se puede lograr mejorar, la molienda de minerales y si aqu se obtiene una buena eficiencia de hecho se pueda incrementar las recuperaciones y la calidad de los concentrados en el circuito de flotacin repercutiendo esto en el incremento de la rentabilidad de la planta concentradora de esa manera establecer los parmetros ptimos de operacin de la planta concentradora. Por lo expuesto en el presente trabajo se propone elaborar una buena herramienta de control en el circuito de chancado-clasificacin y que estas sean de utilidad efectiva y prctica en determinar los valores optimos de las variables ms importantes de dicho circuito para ello se propone utilizar la modelacin matemtica como una base del software de control.

LOS AUTORES

CAPITULO I

CONMINUCIN DE MINERALES

1.1 GENERALIDADES.En la actualidad virtualmente ningn mineral, en la condicin que se extrae del yacimiento, es adecuado para su conversin a un producto final sino que requiere una preparacin. La preparacin de menas por mtodos fsicos se denomina procesamiento de minerales. A diferencia de los mtodos de minera que tienen relativamente poca dependencia de la naturaleza mineralgica de las especies valiosas presentes en la mena, la seleccin de los mtodos de procesamiento de minerales requiere un conocimiento mineralgico bsico del material a procesar.

Los factores ms importantes son:

La ley de la mena o porcentaje del metal valioso que posee. Esta se determina mediante un anlisis qumico cuantitativo. La composicin mineralgica: combinacin de minerales presentes y proporcin de cada uno. Esto se puede determinar mediante microscopa. La asociacin de los minerales y su diseminacin en la ganga. Esto indicar el tamao de partculas que debe tener la mena para que los minerales estn liberados, esto es, que cada partcula contenga solamente mineral o ganga. La ocurrencia de cantidades menores de minerales potencialmente valiosos.

Est implcito aqu que es esencial un conocimiento de ambos: minerales valiosos y ganga. En el caso del elemento valioso, no es suficiente conocer la ley. Es necesario conocer adems en qu forma o formas mineralgicas se encuentra el elemento valioso. Identificacin de todos los constituyentes de la mena es esencial y puede conducir a la recuperacin de subproductos extremadamente valiosos que pueden a veces hacer econmica la explotacin del yacimiento. Es tambin necesario conocer detalles de la interrelacin entre materiales valiosos y ganga. Cuando la liberacin es incompleta los mtodos de recuperacin no funcionan adecuadamente.

La liberacin de los minerales se efecta mediante una operacin denominada conminucin o reduccin de tamao.

Se entiende por CONMINUCIN, a la operacin de reduccin de tamao de un material. Esta operacin constituye la primera etapa de las plantas de la industria minera.

El objetivo de la conminucin es la obtencin de un material de granulometra adecuada para su utilizacin directa (como piedra chancada, para la industria de la construccin) o para su posterior procesamiento.

Una granulometra adecuada puede significar:1) Un tamao o distribucin de tamao determinado.2) Una superficie especifica determinada.3) Un cierto grado de liberacin o4) Cambios de las propiedades fsicas, qumicas o fisicoqumicas de la superficie del mineral.En el campo de la mineralurgia y la metalurgia extractiva todos estos objetivos son importantes y deben cumplirse con alguna prioridad.

Por ejemplo si se quiere efectuar: Clasificacin de un mineral, cobra importancia el punto (1). Tratamiento hidrometalrgico de un mineral; cobra importancia los punto (1) y (2). Concentracin gravimtrica; cobra importancia los puntos (1) y (3) y Finalmente si se recurre a la flotacin; todos los puntos cobran importancia.La operacin de conminucin se torna ms importante, si se destaca el hecho de que la mayor parte del gasto de capital y del costo de operacin de una planta de procesamiento de minerales corresponde a la reduccin de tamao.

En un tpico concentrador de cobre porfiritico, de la gran minera, con una capacidad de alrededor de 40,000 TPD de mineral, la distribucin de la inversin de capital de 70 millones de dlares es como sigue:

Los costos directos en un concentrador tpico son de aproximadamente US$ 2.0 por tonelada de mineral. La distribucin del gasto es como sigue:

Por lo general, las operaciones de conminucin en las plantas de concentracin de minerales se caracterizan por su elevado consumo de energa en comparacin a otras operaciones y son ineficientes desde el punto de vista de la utilizacin de la energa entregada a los equipos de conminucin. En la siguiente tabla se puede ver el % de energa consumida por diferentes procesos en varias operaciones.

Un ejemplo impresionante que refleja la importancia econmica de la operacin de conminucin en toda su magnitud es el caso de Erie Mining Company, en Minnesota, USA, la que procesa minerales de hierro de baja ley denominados taconitas. Estos minerales, debido a su fina diseminacin, deben ser molidos a tamaos de 90%