El tamaño y la capacidad de los espesadores de pasta crece para satisfacer las demandas de eliminación de relaves superficiales

Por Steve Fiscor, Editor-en-Jefe

Desaguar lechada hasta alcanzar la consistencia de una pasta es actualmente uno de los aspectos más cruciales del procesamiento de minerales hoy en día. Los beneficios representan un enorme potencial no sólo dentro del circuito de procesamiento mineral, sino que también aguas abajo. El caballo de batalla detrás de esta tecnología es el espesador de pasta. El mayor contenido de sólidos de subdesbordamiento que un espesador de pasta puede lograr, puede crear verdaderos beneficios para varias aplicaciones, incluyendo el circuito de decantación contra-corriente (CCD), relleno de minas, relleno de minas, alimentación autoclave y embalses de eliminación de relaves de superficie y alimentación.

Aunque extraer el agua es un aspecto importante, el subdesbordamiento del espesador tiene que ser lo suficientemente fluido como para circular a través de una tubería. La pasta tiene que fluir con el desnivel proporcionado por el espesador hasta el costado de succión de una bomba centrífuga. Por lo tanto, existen límites en cuanto a las densidades que se pueden lograr, y que se miden en términos de tensión de fluencia. “Los espesadores de pasta crean un densidad de subdesbordamiento mayor que los espesadores convencionales,” dijo Fred Schoen-
brunn, gerente mundial de sedimentación de FLSmidth. “Las densidades no son tan altas como los filtros, pero es un medio mucho menos caro para llegar a esos niveles.”

Al hacer una comparación, los costos de capital para los espesadores de pasta serán mayores que para un número igual de espesadores convencionales. En el caso de CCD, un menor número de espesadores de pasta pueden ofrecer un ahorro de capital. Los costos de operación de los espesadores de pasta no son significativamente diferentes a los de los espesadores convencionales. Ambos usan dosis similares de floculante. Si se puede usar un espesador de pasta en lugar de un filtro de vacío, el costo de operación sería aún menor.

En un circuito CCD, una mayor densidad de subdesbordamiento en cada etapa permitiría a la planta reducir la cantidad de agua de lavado o mejorar la recuperación con la misma cantidad de agua de lavado. De igual manera, el número de etapas en un circuito CCD podría reducirse mientras se logra la misma recuperación. Ello podría tener un gran impacto en los costos de capital y de operación para una planta de procesamiento.

El uso de espesadores de pasta frente a cualquier proceso que se vea afectado adversamente por el agua puede entregar importantes mejoramientos en los costos de tratamiento. La alimentación Autoclave es un gran ejemplo. “El aumento de la concentración en el filtro permite un mayor tiempo de residencia en el circuito del filtro,” dijo Schoenbrunn.

Si las demandas geotérmicas de relleno de mina son las apropiadas, se podría usar un espesador de pasta en lugar de filtración para producir una pasta no-segregadora para colocación como relleno cementado o no-cementado, de acuerdo a Liam Mac-
Namara, director de ventas regionales de FLSmidth. El rendimiento del filtro también se puede mejorar aumentando la concentración de sólidos en la alimentación.

La aplicación más importante, sin embargo, es la eliminación de relaves superficiales. Los espesadores de pasta permiten a las minas apilar materiales en la superficie, lo que tiene un gran impacto en los requisitos de construcción para represas de relaves. Las represas de relaves son caras y se construyen durante años, como un proyecto en marcha para la mina. “Un mayor contenido de sólidos en el subdesbordamiento ponen en juego nuevas características reológicas en el diseño de represas de relaves, permitiendo tratamientos de estanque con un huella más pequeña y la eliminación de la mayoría del agua libre antes de la eliminación,” dijo MacNamara. “Esto no sólo aumenta la recuperación de agua para el proceso, sino que posibilita una estrategia de eliminación de relaves más segura y ambientalmente más sustentable.”

MacNamara define una buena pasta como una suspensión homogénea no-segregante que libera un poco de agua filtrada. La capacidad para crear una buena pasta está determinada por la distribución del tamaño de las partículas de la lechada. Se requiere un contenido mínimo de finos para “ligar” la pasta (normalmente descrito como 20% menos que 20 micrones).

Una lechada con más finos tendría una amplia variedad de características de la pasta. “Una lechada con mucho barro y finos comienza a desarrollar una tensión de fluencia con alrededor de 50% de sólidos y no está realmente consolidada hasta un 75%,” dijo Schoenbrunn. “Así la planta verá una amplia variedad de concentración de sólidos donde el material tenga características de pasta.”

Por otra parte, si la lechada tiene una gran cantidad de material grueso y no muchos finos, arena de playa por ejemplo, las características cambiarán desde un fluido a un sólido sobre un muy corto rango de concentraciones de sólidos. Estos materiales no serían buenos candidatos para espesar pasta y la planta eventualmente se encontraría con problemas de control.

Las Capacidades del Espesador Crecen
FLSmidth ha diseñado e instalado alrededor de 150 espesadores de pasta de cono profundo de alta densidad. “Hemos aprendido bastante acerca de esta tecnología en los últimos 10 años,” dijo Schoenbrunn. “Nuestros ingenieros de diseño confían mucho más acerca de lo que podemos y no podemos hacer. El factor de riesgo es muchísimo menor ahora que el concepto está probado.”

Una tendencia que Schoenbrunn observó es que el tamaño de los sistemas sigue creciendo. “Más recientemente, hemos estado diseñando para pleno tonelaje de planta en varias instalaciones grandes,” dijo Schoenbrunn. Las instalaciones grandes son en su mayoría para uso en eliminación de relaves superficiales. FLSmidth está suministrando espesadores de pasta de 40 m de diámetro que están listos para ser aumentados de tamaño.

Algunas empresas mineras grandes buscan ritmos de producción de 100.000 toneladas métricas al día (tm/d). “Hubo algunas dificultades para llegar a esta etapa, pero la tecnología está probada y aceptada,” dijo Schoenbrunn. “Las minas yo no ven el espesamiento de pasta como un riesgo importante, lo cual interesante porque esas plantas todavía no están funcionando.” Durante los próximos dos años, cuando se pongan en marcha estas instalaciones grandes, Schoenbrunn cree que las firmas de ingeniería considerarán estas tecnologías de gran escala como de rutina.

En la mina Esperanza, en Chile, FLSmidth actualmente está construyendo espesadores que se encarguen de eliminar relaves a plena planta. Ese sistema partirá en un poco más de un año. Los nuevos espesadores de alta densidad en Esperanza incorporan tecnología de espesadores de cono-profundo. La compañía también tiene un proyecto en Irán que consta de espesadores de cono-profundo de 12 24-m para la eliminación de relaves a plena planta. “Se han logrado varios hitos mundiales con la tecnología del espesador de cono-profundo de FLSmidth,” dijo MacNamara.

“Normalmente, los espesadores de alta densidad son menos caros que los espesadores de cono-profundo, pero no llegan a las mismas concentraciones de sólidos,” dijo Schoenbrunn. “Hay una continuación en la tecnología de espesadores que va desde alto ritmo hasta alta compresión y alta densidad y cono-profundo en lo que respecta a que densidad se puede lograr.

“Operacionalmente, nos hemos dado cuenta que los espesadores de pasta son máquinas relativamente sencillas de poner a funcionar,” dijo Schoenbrunn. “Como su capacidad de torque es muy alta y están diseñados para operar normalmente en un rango que causaría problemas para un espesador de alto ritmo, hay menos instancias de condiciones alteradas en un espesador de pasta porque es capaz de manejar lo que de otra manera sería una condición alterada. Además ellos operan de modo consistente.”

Una buena instrumentación y capacitación del operador son esenciales, explicó MacNamara. “Un buen proyecto solamente dará frutos si el proveedor del espesador, el cliente y el diseñador de la planta trabajan juntos para lograr el mejor entendimiento de lo que se requiere y de lo que se puede entregar,” dijo MacNamara.

La Densidad Correcta para la Aplicación
Dependiendo de qué densidad de subdesbordamiento quiere lograr la mina, diferentes aplicaciones tienen diferentes requerimientos. La eliminación de los relaves superficiales es relativamente fácil porque la máxima densidad de subdesbordamiento está determinada por la reología, o la capacidad de transportar y distribuir una gran cantidad de material sobre un área grande. Los espesadores de alta densidad pueden satisfacer esa necesidad fácilmente.

Por otra parte, en el caso de relleno de pasta subterráneo, donde una mina vaya a agregar cemento, el contenido de agua es crucial. “Aquella aplicación impulsa las capacidades de un espesador de alta densidad,” dijo Schoenbrunn. “La alternativa es una combinación espesador-filtro para volver a diluir un poco. Muchas minas con sistemas de relleno de pasta prefieren una disposición filtro-espesador debido al mayor grado de control sobre la densidad de la pasta. Un poco de agua extra en esa aplicación termina teniendo un alto costo para la mina en términos de incorporación de cemento.”

La filtración es una tecnología complementaria y una opción para lograr una mayor concentración de sólidos. “Si una mina requiere mayor recuperación de agua o menor contenido de agua en el producto final, la filtración puede reducir el contenido de agua mejor que un espesador de pasta,” dijo Schoenbrunn. “A veces eso es lo que hay que hacer. Es mucho más caro en términos de costos operacionales, de mantención y de capital.”

“Donde se requiera una pasta rígida, los filtros aún tienen un lugar importante en la producción de pasta,” dijo MacNamara. “El relleno para minas es el proceso en que predomina el uso de filtros a menos que la geometría de la mina y las características requeridas de la pasta se presten para pasta desde un espesador.”

Si una planta no tiene que ir a filtración, esto hace una gran diferencia en el diseño de la planta. Los espesadores son una manera mucho más barata de eliminar agua y son más fáciles de operar. Usar pasta del espesador de alta densidad para alimentar un filtro puede tener verdaderos beneficios para el funcionamiento del sistema de filtración.

Mirando hacia el futuro, Schoenbrunn cree que muchas plantas aprovecharán los beneficios de estas tecnologías para la eliminación de relaves superficiales, circuitos CCD, alimentación del filtro, etc. Las razones son fácilmente apreciables; es una tecnología bien probada con claros beneficios y los diseñadores de planta aprovecharán estas tecnologías para hacer plantas más eficientes, y para reducir costos de capital.

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