Grandes y más poderosas unidades con orugas ofrecen opciones para la pequeña y la mediana minería
Por Simon Walker, Editor en Europa
Para ser justos, los chancadores no siempre aparecen en primera plana. Escondidos en alguna caverna oscura, o cubiertos por neumáticos y gabiones junto al banco de un rajo, es difícil para un chancador competir con la mayor visibilidad de una nueva flota de camiones o de equipos de perforación. Sin embargo, un chancado efectivo es un elemento clave de cualquier sistema de producción de mineral, pavimentando el camino para todas las etapas posteriores de tecnología de extracción. El chancador deja de funcionar y la mina espera.
Uno de los procesos fundamentales en la recuperación de mineral, la desintegración de rocas, absorbe progresivamente mayores entradas de energía mientras se lleva a cabo la reducción de tamaño. Incluso el chancado primario consume mucha energía, con la relación optima entre fragmentación por tronadura, capacidad de chancado y producción de la concentradora propensos a cambiar en el tiempo con características del yacimiento que son cambiantes.
La cantidad de diferentes conceptos de chancado disponible ha aumentado lentamente con el tiempo, de forma tal que el operador minero hoy en día tiene una gama más amplia de alternativas que sus predecesores. El tradicional chancador de mandíbula y el chancador giratorio dominan en aplicaciones de chancado primario, por supuesto, mientras la elección de la reducción secundaria ahora incluye tecnologías tales como los rodillos trituradores a alta presión como una alternativa al chancador de cono y a otros chancadores. Las características requeridas del producto final a menudo determinan la selección de la tecnología de chancado, con máquinas de eje vertical que han incursionado de manera significativa en el mercado para ciertas aplicaciones.
Confiabilidad es claramente el nombre del juego; ninguna faena se puede dar el lujo de no contar con capacidad de chancado para algo que no sea mantención de rutina y reemplazo de partes de desgaste. Esta es ingeniería para trabajo pesado en pleno auge, ya sea que la máquina involucrada sea fija, semi-móvil o completamente móvil. Ciertamente, la introducción de eficaces plantas móviles de chancado revolucionó la forma que algunas minas a cielo abierto, y especialmente las canteras, han sido diseñadas y están siendo operadas.
Como con mucho aspectos de la cadena de suministro de equipos mineros de hoy en día, relativamente pocos fabricantes suministran el volumen de mercado para equipos de chancado. Cada uno ofrece una amplia gama de sistemas, con mejoramientos de diseño principalmente centrados en reducir el uso de energía manteniendo las características de producción de una unidad necesarias para cumplir los requerimientos de etapas posteriores de procesamiento.
Nuevas Minas Necesitan Nuevos Chancadores
Con los programa de explotación minera aparentemente un poco afectados por la recesión económica mundial, ha habido un flujo permanente de noticias de parte de los principales fabricantes acerca de nuevas instalaciones de chancado. Algunas son para minas totalmente nuevas mientras que otras, como las dos unidades semi-móviles recientemente instaladas en la mina de cobre Aitik de Boliden, en el norte de Suecia, han sido puestas en servicio como parte de una serie de expansiones de capacidad.
Suministradas por Sandvik, ambas unidades tienen una capacidad de 8.000 t/h. En el centro de cada una hay un chancador giratorio que toma mineral que sale de la mina y lo reduce hasta menos-400 mm para transporte en correa hasta la pila de acopio que a su vez alimenta a la concentradora.
Solamente uno de los nuevos chancadores ha sido emplazado dentro del rajo Aitik existente, donde está entregando capacidad extra a la unidad original en el rajo. El otro ha sido construido en la superficie, donde pueda moler mineral directo de la mina desde el nuevo rajo satélite de Salmijärvi, antes de alimentar al acopio de mineral intermedio.
Otros pedidos recientes de chancadores que ya se han ejecutado o están en proceso de suministro por parte de Sandvik incluyen una unidad giratoria primaria para Tata Steel en India, y seis chancadores de cono para el proyecto de uranio Trekkopje de Areva en Namibia.
A principios del 2010, Sandvik informó sobre la instalación de su primer chancador giratorio CG820 en la mina Noamundi de Tata Steel en el Estado Indio de Jharkand. Pedida como reemplazo de un chancador existente, la nueva unidad es capaz de manejar mineral de la mina a menos-1.200 mm a una velocidad de flujo de 3.500 t/h. El nuevo chancador es parte de una inversión más grande de US$40 millones en un nuevo sistema de manejo de materiales que permitirán a la mina, que ha estado produciendo desde 1925, aumentar su producción para siderúrgica Jamshedpur de Tata.
Mientras tanto, los seis chancadores de cono CH880 que Sandvik está suministrando a Trekkopje serán usados para procesar 100.000 t/d de mineral conteniendo uranio una vez que la operación esté a plena capacidad el 2012. El mineral proveniente de la mina primero será chancado en un chancador móvil primario, luego transportado hasta dos de los chancadores de cono para trituración secundaria. El producto de estos alimentará las otras cuatro unidades Sandvik, funcionando como chancadores terciarios, lo que producirá material de menos-38 mm para su aglomeración o colocación directamente en las canchas de pilas de lixiviación. La empresa nuclear estatal francesa Areva adquirió Trekkopje cuando gastó US$2,5 billones para comprar el antiguo dueño, UraMin, el año 2007. Se espera que la operación produzca alrededor de 3.000 t/año de uranio una vez que esté a plena producción, usando tecnología de lixiviación en mineral de baja ley alojado en caliche.
La Movilidad Ofrece Ventajas en Términos de Costos
El concepto de movilidad para los chancadores data desde hace unos 30 años, entendiendo que a veces es más sencillo y económico llevar el chancador a la roca que al revés. No obstante, “movilidad” puede significar diferentes cosas en diferentes situaciones, y no porque un chancador sea descrito como móvil o semi-móvil significa necesariamente que será transportado habitualmente.
Uno de los principales creadores de chancadores verdaderamente móviles, la compañía finlandesa Lokomo, fue absorbida por la que es hoy en día es Metso Minerals, que aún desarrolla activamente su tecnología de chancado móvil. A pesar que, hasta ahora, el concepto Lokotrack ha estado circunscrito por mucho tiempo a la explotación de canteras y a la pequeña minería metálica, Metso ahora informa que ha tenido éxito irrumpiendo en el mercado minero a gran escala también.
La producción de hierro en la sociedad comercial Samarco entre Vale y BHP Billiton está fijada en alrededor de 40 millones de tm este año, con 24 millones de tm de concentrado que se usa como alimentación en pellets. Ubicada en un terreno empinado en el estado brasileño de Minas Gerais, la faena ya usó transporte por correas para mineral grueso de la mina, así que reemplazar el sistema de carguío existente con un transportador Lokotrack y Lokolink presentó menos problemas si se hubiese necesitado un método completamente diferente de transporte.
Con un rendimiento de 2.000 t/h, el chancador Lokotrack ha probado ser capaz de reducir costos por transporte de mineral a cerca de la mitad, informa Metso, con la compañía buscando ahora otras aplicaciones para sus chancadores móviles en minas metálicas a gran escala.
En una aplicación más convencional, la compañía alemana Hazemag & EPR informó hace poco acerca de la exitosa instalación de la primera planta semi-móvil con chancador de rodillo de impacto. Suministrada a la empresa austriaca de cemento Zementwerk Leube, la unidad está diseñada para manejar hasta 600 t/h de caliza, reduciendo roca de cantera de menos-1,200 mm hasta un producto de menos-250 mm con una mínima proporción de finos.
La disposición del chancador implica que no se necesita ni un borde de banco ni una rampa de carga para los cargadores con ruedas que alimentan roca a su tolva, así la máquina puede ser movilizada rápidamente sin necesidad de una preparación especial del lugar de emplazamiento, indica Hazemag. El transportador de alimentación al chancador también actúa como una criba primaria, permitiendo al material menor de 120 mm evitar el chancador completamente. La roca chancada es retirada por un transportador para chancado secundario hasta alcanzar el tamaño correcto para alimentación de la planta de cemento.
Los chancadores primarios de rodillo impacto de Hazemag están diseñados para procesar roca mediana-dura tal como caliza, yeso y carbón. Completamente eléctricos, también están diseñados para ser movilizados usando un cargador con ruedas, así que no necesitan un motor diesel auxiliar ni un sistema de accionamiento para sus orugas.
En Septiembre, Atlas Copco anunció la adquisición de Hartl Anlagenbau, el fabricante austriaco de chancadores móviles y cribadores. La adquisición fue cubierta más en detalle en la edición de Octubre de E&MJ (p. 92), pero para resumir, Atlas Copco Powercrusher ahora ofrece una amplia línea de chancadores de cono, impacto y con mandíbulas montadas sobre orugas, con capacidades de chancado que van de 200 a 500 t/h.
Optimizando el Control del Chancador
Cualquiera sea el tipo y la configuración, los chancadores tienen una tarea sumamente difícil que realizar y, por lo tanto, también experimentan un importante desgaste. Para mantener una producción constante en el tiempo se debe compensar este desgaste, hasta que se alcanza la etapa en que se necesita reemplazar partes y la unidad pueda volver a su configuración original.
La idea, por supuesto es mantener el chancador funcionando a un rendimiento óptimo a lo largo de cada ciclo de desgaste, con investigadores en Chalmers University of Technology, en Suecia, habiendo ideado sistemas de control que, según dicen, pueden lograr esto. Los autores de la universidad presentaron cuatro ensayos sobre diferentes aspectos del control de chancadores y rendimiento de rotura en la conferencia llamada Comminution ’10, sostenida en Ciudad del Cabo en Abril d este año, con otras ponencias presentadas en otros sitios no hace mucho.
En su ponencia, Optimization of Crushing Stage Using On-Line Speed Regulation on Cone Crushers, presentada en la 14ª Conferencia Internacional de Procesamiento Mineral en Beijing el 2008, Erik Hulthén y el Dr. Magnus Evertsson informaron sobre su creación de un algoritmo para el mejor control de los chancadores de cono, basado no sólo en la velocidad de accionamiento del chancador, sino también en una producción optimizada.
Como indicaron Hulthén y Evertsson, los sistemas de control ya son ampliamente usados para configuraciones de chancadores de cono, para compensar el desgaste y proteger el chancador. Aunque la velocidad excéntrica afecta la distribución del tamaño de las partículas del producto y la capacidad del chancador, hasta hace poco los cambios a la velocidad del chancador solamente se podían hacer cambiando las configuraciones accionamiento polea, lo que puede implicar un considerable tiempo muerto.
Ahora, sin embargo, el uso de un convertidor de frecuencia significa que se pueden hacer continuos ajustes a la velocidad de un chancador, y esta información, junto a los datos adquiridos de fuentes tales como sensores de masa-flujo, se puede usar para garantizar la optimización del rendimiento del chancador minuto a minuto.
Estos autores probaron el algoritmo que habían desarrollado en un chancador de 350.000-t/año en una planta de áridos en Ludden, en el centro de Suecia. Usando un computador que podía comunicarse con el controlador de frecuencia del accionamiento del chancador, recuperar datos desde medidores de masa-flujo, e interactuar con el operador del chancador, el sistema fue capaz de mejorar la producción de la unidad en más de un 4%. Aunque este fue el parámetro clave desde un punto de vista económico, incluso más importante desde la perspectiva de la mantención fue el aumento logrado en la vida útil del revestimiento del chancador, un 27% más que cuando el chancador era puesto a funcionar en forma convencional. Hulthén y Evertsson indicaron que como un operador no puede monitorear la velocidad óptima de chancador todo el tiempo, el uso de un algoritmo de control claramente ofrece una importante mejora.
Estos dos autores complementaron esto con una presentación posterior, Two Variable Real-Time Algorithm for Cone Crusher Control, en la 15ª IMPC, realizada en Brisbane en Septiembre. Acá, mostraron no sólo que su algoritmo creado previamente era incluso más efectivo que lo indicado por sus resultados anteriores, sino que un algoritmo creado hace poco llamado “LOAF” funcionaba aún mejor. La planta de 400.000-t/año en la que se habían realizado sus pruebas constaba de un chancador de cono terciario Nordberg HP4, con un tamaño de alimentación de 16–70-mm y la recirculación de todo material mayor a 22 mm.
Se usó la información de no menos de 10 medidores de masa-flujo, como también datos de frecuencia-convertidor, con el algoritmo entregando un 6,9% de mejoramiento en la producción del chancador por sobre el control manual convencional. Y, mientras esta particular implementación se centraba en la producción de áridos del tamaño correcto, hace reflexionar acerca de otras aplicaciones donde, por ejemplo, el mejor control del chancado podría conducir a una reducción en la demanda de energía para las etapas de chancado y la posterior molienda en el procesamiento de mineral.
La Seguridad Impulsa Nuevo Diseño de Chancador
En una ponencia presentada en la reunión anual SME realizada en Phoenix este año, autores del fabricante de chancadores FLSmidth y dos productores de áridos informaron cómo una mejor seguridad y consideraciones de accesibilidad para mantención habían impulsado el diseño de la última generación de chancadores giratorios primarios. En su ponencia Safety and Maintenance Centered Design of Primary Crushers, Solomon, Maio y Herber describieron la creación del concepto “top-service” de FLSmidth, por medo del cual la tarea de desensamblar componentes claves de un chancador giratorio, tal como el excéntrico de accionamiento, ahora era más fácil y segura.
Cuatro logros claves que se le adjudican al sistema son una gran reducción en el riesgo de caída del personal de mantención al trabajar en un chancador, la eliminación del trabajo en altura y el trabajo debajo de cargas suspendidas, y una importante reducción en la exposición del personal a objetos que caen. También han habido importantes mejoramientos en el tiempo que se necesita para la mantención, declaró el autor, ya que el tiempo muerto que se necesita para reemplazar un excéntrico del chancador se ha reducido de 24 a aproximadamente 4 horas. Esto, agregó, tiene una repercusión en la mantención habitual, ya que el trabajo preventivo se puede llevar a cabo mucho más rápido y con menos impacto en la producción de la planta que con los diseños de chancadores convencionales.
Una mantención preventiva más regular a su vez ayuda a reducir el riesgo de fallas, no sólo en componentes directamente involucrados con el accionamiento del chancador, sino también dentro de la más amplia estructura del chancador.
Posteriores mejoramientos en el nuevo diseño incluyen pistones fácilmente intercambiables en el sistema de soporte hidráulico, mientras que el diseño excéntrico usando significa que las fuerzas de desequilibrio pueden ser notablemente reducidas. El hecho de no tener que acceder hasta el fondo del chancador también ofrece la posibilidad que la estaciones de chancado sean menos altas, con la factibilidad de menos costosas pero más resistentes tolvas de descarga, concluyeron los autores.
Como uno de ellos indicó al final de su presentación, su compañía ha decidido instalar uno de los chancadores “top-service” porque ofrecen mayor seguridad para el personal de mantención, más rápida mantención, menores costos totales de construcción y, lo que es muy importante, los cambios del diseño plantearon un escaso riesgo operacional en términos de rendimiento de las operaciones.
La Evolución Gradual Continua
En Octubre, el fabricante australiano de equipos para minería y canteras, Screening and Crushing Solutions (SCS), presentó el que afirma es el chancador móvil de cono más grande del mundo. Pesando 135 t, el TC1885 ofrece lo que describe como una solución móvil de muy alta capacidad para aplicaciones en minas y canteras, con una capacidad de producción total de alrededor de 1.000 t/h de roca chancada.
“La rentabilidad en el chancado móvil se basa en una mayor capacidad de chancado, con menos máquinas,” dijo el Gerente de Marketing y Ventas de SCS, Brian Court. “En la industria del chancado, más grande normalmente es mejor. Una unidad de chancado móvil puede ser emplazada justo en el frente rocoso cuando sea necesario. El TC1885 puede ser movilizado en torno a una faena minera, dependiendo de donde se necesite más. Esto puede ayudar a eliminar costosa doble manipulación de material. Procesar en el frente rocoso le ahorrará a las empresas mineras una gran cantidad de dinero en combustible y costo en equipos, y les ayudará a bajar significativamente los costos de producción por tonelada de roca.”
El TC1885 es propulsado por un motor Caterpillar de 650-kW (875-hp). La configuración de costado-cerrado puede variar de 65 mm a 15 mm, con aberturas de alimentación disponibles que van de 180 mm hasta 500 mm.
El hecho de que esta máquina haya surgido durante los 15 años de experiencia de SCS en tecnología de chancadores sirve para poner de relieve el proceso evolutivo que continua dentro de la industria de oferta de chancadores. Recuerde que los primeros chancadores semi-móviles dentro del rajo entraron en servicio recién a mediados de los ‘80; hoy en día, unos pocas minas a rajo abierto optan por otra cosa.
Claramente, la elección del chancador va de la mano con el diseño de ingeniería de la mina, ya sea a rajo abierto o subterránea, y la capacidad de chancado requerida. Quizás dentro de poco, con los costos de neumáticos y combustibles en escalada, el chancado totalmente móvil se volverá una opción para considerar seriamente.
