Elementos claves para el éxito son estrechas sociedades con los clientes, y un sistema de gestión desarrollo-producto efectivo que minimice el costo y los riesgos tecnológicos

Por Dr. Eric Bain Wasmund

Hace más de un siglo, la flotación se transformó en una de las tecnologías claves que permitieron el desarrollo de modernas infraestructuras y sociedades. Por primera vez, minerales metalíferos industrialmente importantes tales como los que contienen cobre podrían ser concentrados de una forma económica y a niveles de concentración que les permitirían ser procesados a una gran escala de “producción masiva” para producir metales.

Figura 1—La StackCell de Eriez Flotation, originalmente desarrollada como una columna modificada para limpiar carbón, ha probado ser eficiente para reducir demandas energéticas y mejorar la recuperación en otras aplicaciones de procesamiento mineral.

Se han hecho grandes avances en las operaciones unitarias y en los procesos para concentrar metales, y se continúan haciendo importantes mejoramientos. El objetivo principal es mejorar la recuperación del mineral hasta un nivel aceptable de enriquecimiento al tiempo que se reduce la cantidad de energía requerida. En otras palabras, la meta principal es minimizar la cantidad de mineral desechado y energía desperdiciada durante el proceso de enriquecimiento. Mientras la demanda mundial por estos importantes minerales aumenta, los mineros se han visto obligados a desarrollar recursos con características desafiantes y menores leyes. La respuesta del negocio de la flotación es superar este desafío con el desarrollo continuo de nueva tecnología y productos mediante un enfoque determinado.

La División Flotación de Eriez (EFD), una división de Eriez Manufacturing, está enfocada en brindar tecnología de flotación y rocío, principalmente para la industria de procesamiento mineral. EFD, con oficinas en seis países, sirve a los principales mercados de los metales base y el oro, minerales industriales, hierro, potasio, fosfato, carbón y productos energéticos. La línea de producto EFD consta de celdas de flotación por columna y sistemas rociadores, y otros sistemas de separación hidráulica. Eriez adquirió mucha de esta tecnología de flotación mediante la adquisición de Canadian Process Technologies (CPT) el 2007. Antes de la adquisición, Eriez había desarrollado independientemente tecnología HydroFloat para la flotación de partículas gruesas, que ahora es parte del portafolio de productos EFD. Juntas, las tecnologías combinadas ahora cubren un rango de tamaños de partícula que va desde los 10 micrones hasta bastante más de los 3 mm.

La clave para el desarrollo exitoso de nuevos productos y aplicaciones de EFD ha sido una estrecha sociedad con los clientes durante el proceso de desarrollo. Los expertos en el campo de desarrollo de nuevos productos sugieren que más de 80% de las nuevas ideas de productos se originan con el cliente. Para EFD, esto significa que las conversaciones con clientes, salas de ingeniería, ensayos comparativos de planta, y análisis detallado de los resultados son una mayor parte de su modelo de negocios.

Figura 2—Un corte transversal del HydroFloat, un lecho fluidizado aireado que puede hacer flotar efectivamente partículas gruesas.
Figura 2—Un corte transversal del HydroFloat, un lecho fluidizado aireado que puede hacer flotar efectivamente partículas gruesas.

Otros hecho bien documentado acerca del desarrollo de nuevos productos es que la tasa de conversión de nueva idea de producto a lanzamiento exitoso de producto es de solamente alrededor de un 10%–20%. Adicionalmente, los costos por desarrollo aumentan proporcionalmente en la medida que una nueva idea de producto avanza a través del proceso de desarrollo. Para administrar el costo en forma efectiva y maximizar el éxito del desarrollo de nuevos productos, muchas empresas han adoptado un sistema de gestión de riesgo que financia proyectos a medida que superan progresivamente obstáculos medibles y predefinidos. Algunos de estos obstáculos serían: la demostración de una clara ventaja por sobre la tecnología actual (es decir, diferenciación de producto), una propuesta de valor convincente desde el punto de vista del cliente, un análisis de mercado, y un modelo que muestre el potencial de rentabilidad. Estos tipos de sistemas de gestión de riesgo debieran ser muy familiares para las personas en la industria minera, ya que un sistema similar de estudios, a veces llamado “gestión de proyectos de inversión,” se usa para financiar proyectos desde la definición del alcance hasta la factibilidad, y finalmente hasta la implementación. Al finalizar cada estudio o etapa, se decide si seguir adelante con el proyecto, matar el proyecto, o cambiar el alcance y reciclar el proyecto.

La División Flotación de Eriez actualmente usa una metodología para desarrollo de producto y aplicación, basada en algunos de los principios del sistema Stage-Gate®, promovido por el Dr. Robert Cooper en su libro Winning at New Products: Creating Value through Innovation (Ganando en Nuevos Productos: Creando Valor mediante la Innovación). Eriez ha encontrado este sistema bastante útil para llevar adelante nuevos productos y nuevas aplicaciones de una manera sistemática. También del ha permitido distinguir entre ideas de producto que sean más avanzadas, y que se pueden llevar adelante en alianza con clientes importantes clientes seleccionados, en contraste con proyectos en etapa inicial, donde la mayoría del trabajo se hace en colaboración con los las universidades asociadas a la empresa. Más bajo se describe varios ejemplos de nuevos productos y aplicaciones que han sido desarrollados por EFD.

El proceso de flotación consta de varios subprocesos diferentes operando en serie. Estos incluyen el acondicionamiento de pulpa de mineral, seguido por generación de burbujas, captura de burbujas mediante colisión y acoplamiento burbuja-partícula, y finalmente, flotación burbuja-partícula y separación de espuma. En lugar de tratar de logar todos estos subprocesos en una sola operación unitaria, se ha sugerido que una metodología óptima consistiría en dividir la tarea en dos unidades acopladas, cada una idealmente diseñada y adecuada para cada subproceso. La primera unidad maximiza el proceso de captura y la segunda unidad maximiza la separación y la recuperación de espuma. EFD ha desarrollado dos distintas plataformas tecnológicas basadas en este concepto de flotación en dos etapas, la StackCell y la Tank Feed Air Jet.

La StackCell originalmente fue desarrollada como una columna modificada para limpieza de carbón para aplicaciones tanto térmicas como metalúrgicas. La Figura 1 muestra un corte transversal. Se promueven las colisiones partícula-burbuja de alta energía mediante un mecanismo de corte de alta intensidad ubicado dentro de una cámara mezcladora de pre-aeración “de una pasada” especializada dentro o contiguo al recipiente principal. La alimentación no diluida se soluciona con alta energía y burbujas porque tiene la más alta concentración de partículas flotables de mineral. Luego de un breve tiempo de residencia en esta zona de captura, las partículas de mineral recolectadas son expulsadas al estanque principal. En esta cámara de separación, el flujo es conectivo y laminar, lo que permite a los conglomerados partícula-burbuja subir en la capa de espuma con menos desprendimiento de partículas de mineral, y con flujos más uniformes, permitiendo así el lavado con agua eficiente de la espuma para rechazar hidráulicamente ganga arrastrada. Como StackCell puede operar bajo condiciones cercanas a la atmosférica, se puede utilizar un soplador de baja mantención y alta eficiencia para agregar aire. Esta metodología ha probado ser eficiente para reducir las demandas de energía y mejorar la recuperación, y ahora está siendo usado como piloto en otras aplicaciones que utilizan nuestro sistema de desarrollo de producto.

Figura 3—Como se muestra en este gráfico, el HydroFloat de EFD fue capaz de recuperar más del 95% de los valores de oro contenidos en un flujo de alimentación de un circuito de separación por gravedad convencional, a un coeficiente de concentración de más de 100:1 y todos en una sola etapa.Figura 3—Como se muestra en este gráfico, el HydroFloat de EFD fue capaz de recuperar más del 95% de los valores de oro contenidos en un flujo de alimentación de un circuito de separación por gravedad convencional, a un coeficiente de concentración de más de 100:1 y todos en una sola etapa.

Otra metodología es la de Tank Feed Air Jet, que es útil para flotación de partículas finas. Este sistema trabaja pre-aireando la alimentación cuando mientras todavía está en el ambiente altamente turbulento del tubo de alimentación. La combinación de alta concentración de mineral, burbujas finas y alta energía conduce a colisiones y aglomeración burbuja-partícula. El dispositivo de aeración es un EFD CavTube—un rociador, que usa una caída de presión natural o mecánicamente generada para crear una distribución bimodal de burbujas finas nucleadas y burbujas más grandes que son producidas por el corte. Luego de recolectar las partículas de mineral en el tubo alimentador, son enviadas a un estanque de flotación por espuma, que se usa para crear las bajas condiciones de corte necesarias para hacer flotar y recuperar el mineral capturado como espuma. El Tank Feed Air Jet ha sido usado como piloto con éxito en una aplicación de sulfuro de metal base. Una de las ventajas incorporadas para esta aplicación fue que la gravedad natural podía usarse para crear la caída de presión necesaria para el CavTube de manera de reducir las demandas totales de energía.

Para las partículas gruesas flotantes, EFD ha desarrollado un lecho fluidizado líquido aireado, llamado HydroFloat (Ver Figura 2), que ha sido comercializado con éxito para la recuperación de partículas gruesas en aplicaciones minerales industriales tales como el fosfato y el potasio, donde se pueden recuperar partículas de más de 1 mm. Esta generalmente se considera una tarea imposible para la mayoría de las unidades de flotación convencionales. El lecho es fluidizado con un flujo ascendente de agua o de otro medio fluidizante, lo que crea un reactor de asentamiento obstaculizado y flujo de pistón que minimiza cortocircuitos, cortes y turbulencias que puedan conducir a un desprendimiento de partículas. El régimen de asentamiento contra-corriente en el lecho fluidizado más denso crea más oportunidades para aglomeración burbuja-partícula al aumentar la frecuencia de colisión y minimizar la turbulencia. Y como HydroFloat opera con poco o nada decapa de espuma, existe una mayor recuperación de partículas gruesas comparado con metodologías convencionales. Se ha mostrado que una gran fuente de desprendimiento partícula-burbuja o “rezago de espuma” ocurre en la interfaz espuma-pulpa debido a problemas de flotabilidad.

Instalación de Tank Feed Air Jet en una planta para metales base en Sudamérica.Instalación de Tank Feed Air Jet en una planta para metales base en Sudamérica.

HydroFloat tiene numerosas instalaciones en aplicaciones minerales industriales, y EFD actualmente está apuntando a dos aplicaciones adicionales. La primera es aplicaciones en sulfuro de metal base. Actualmente, la parte más cara de todo diagrama de flujo de procesamiento mineral en términos de costo de capital y operacional es el circuito de molienda. Esto es porque la flotación convencional no puede recuperar eficientemente partículas de mineral de más de 250 micrones, y de allí que esta limitación lleva a la necesidad de producir un tamaño fino de molienda desde el molino primario. Al usar HydroFloat, que puede capturar eficientemente partículas gruesas, se puede aumentar el tamaño de la molienda sin sacrificar la recuperación de metal. Como resultado, la producción del molino puede ser aumentada y los costos de molienda por tonelada de mineral pueden ser disminuidos. Esta innovación está probando ser una parte muy importante de la propuesta de valor en regiones con altos costos de energía.

Otra aplicación está en el área de la recuperación de oro grueso. EFD ha realizado pruebas (trabajo en laboratorio seguido por una campaña piloto en-terreno) para investigar la flotabilidad del oro grueso aluvial de una aplicación de dragado en América Central. En esta aplicación, se instaló una sola etapa de HydroFloat para tratar el flujo de baja densidad de una unidad de separación gravitatoria convencional. Los resultados se muestran en la Figura 3. Partiendo de un grado de alimentación de 3–4 g de oro por tonelada métrica, HydroFloat fue capaz de recuperar más del 95% de los valores de oro a un coeficiente de concentración de más de 100:1, todo en una sola etapa.

Estos ejemplos muestran cómo la División Flotación de Eriez continúa desarrollando nueva tecnología para mejorar e innovar dentro del campo de procesamiento mineral. Lo ingredientes claves con un equipo mundial de expertos en flotación y clientes que estén dispuestos a compartir sus problemas y asociarse en la demostración y comercialización de nueva tecnología para resolver esos problemas.

El Dr. Wasmund es director gerente mundial de la División Flotación Eriez, con residencia en Vancouver, Canadá. Stage-Gate® es una marca registrada del Product Development Institute (Instituto de Desarrollo de Productos).

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