CAMPO DE APLICACIÓN

La presente invención pertenece al área de la industria minería. En particular, la presente invención se relaciona con un sistema y método de separación de bolas de molienda, chatarra de bolas y rocas de mineral con alto contenido de magnetita, en procesos de minería.

ANTECEDENTES

En la actualidad, en la industria minera y en particular en el proceso de molienda, se producen desechos que contienen bolas de molienda usadas, chatarra (scrap) de bolas, material con alto contenido de magnetita y material con bajo o sin contenido de magnetita, donde dichos descartes suelen terminar en botaderos y pilas de material de desperdicio, que corresponde a un residuo y/o pasivo ambiental. Algunas soluciones actuales han intentado realizar la separación de estos componentes, o componentes similares, con el objetivo de aprovechar estos descartes como fuente de nuevos recursos. Es así que el documento DE10201401 1401 B3 describe un soplador para soplar selectivamente piezas transportadas de un flujo de material, mediante una pluralidad de boquillas sopladoras las cuales son al menos parcialmente suministradas con aire comprimido mediante dos pluralidades de líneas de aire comprimido funcionalmente, y donde la fuerza de un pulso de aire es variable. Esta solución incorpora una disposición de sensores que permite determinar el volumen del material transportado, y aplicar la presión específica de aire para dicho material. El riesgo de que piezas transportadas y el flujo de materiales heterogéneos se desvíen debido a pulsos de aire débiles o demasiado fuertes en la trayectoria incorrecta se reduce porque las líneas de aire comprimido están asociadas con diferentes niveles de presión.

Otra solución es la descrita por el documento US9424635 B2, el cual describe un clasificador de granos individuales a partir de materiales a granel transportados en un dispositivo de transporte y una unidad de descarga accionadle que separa dichos materiales en fracciones. La distribución de altura del objeto y la propagación de una fuente de luz se utilizan como criterio de clasificación, en el que una banda de luz se proyecta transversalmente con respecto a una dirección de transporte del material a granel en un plano del dispositivo de transporte, los objetos moviéndose a través bajo la banda de luz, donde se refleja una primera parte de la luz, y una segunda parte de la luz reflejada entra nuevamente por un punto de entrada, se dispersa y sale nuevamente por un punto de salida. En este punto, una cámara detecta una propagación dispersa y las regiones contiguas se identifican en filas amortiguadas y los valores medidos se someten a una evaluación y se combinan para formar valores característicos, y la unidad de descarga se acciona dependiendo de los parámetros de clasificación preestablecidos.

Por otro lado, el documento DE202007006539 U1 describe un canal de transporte oscilante que tiene un área de alimentación y un área de entrega para un material, donde el ancho del área de entrega es mayor que el ancho del área de alimentación. Se proporciona un área de base diagonal para ampliar una parte de un flujo de material, donde el canal divide el flujo de material en dos flujos parciales. La cubeta está formada de tal manera que se amplía el flujo de material. El área de la base está unida a una base de suministro.

El documento KR100787529 B1 describe un dispositivo de separación de bolas de perdigones que usa un imán para mecanizar la superficie de una pieza de trabajo limpiamente y para evitar que materiales extraños como arena se muevan hacia un colector de polvo. El dispositivo de separación de bolas de perdigones utiliza un imán y está compuesto además de: una unidad de suministro que alimenta materiales mezclados, incluidas bolas de perdigones y materiales extraños, a través de una máquina de granallado; una primera unidad de separación que tiene un par de tambores y una correa de caucho instalados en el tambor, que en primer lugar separa las bolas de perdigones y los materiales extraños que caen de la correa de caucho utilizando el imán; una segunda unidad de separación que separa en segundo lugar materiales extraños finos de las bolas de perdigones, en primer lugar separados de la primera unidad de separación, por vibración; una unidad de recogida de polvo que elimina el polvo fino flotante soplando aire hacia las bolas de perdigones que pasan a través de la primera y segunda unidades de separación; y un recipiente colector de bolas de perdigones que recoge y alimenta las bolas de perdigones separadas de la segunda unidad de separación, a la máquina de granallado. La primera unidad de separación comprende el tambor rotado por un motor; un tambor magnético separado del tambor en una distancia predeterminada; la correa de goma instalada rodeando un par de tambores; un primer recipiente colector de material extraño que recoge materiales extraños que caen del tambor magnético; un primer recipiente colector de bolas de disparo separado del tambor magnético en una distancia predeterminada e instalado en una parte donde se deja caer la bola de disparo unida a la cinta de goma por un campo magnético del tambor magnético, para recoger las bolas de disparo.

Finalmente, el documento CN108525835 A describe un método y un sistema para retirar continuamente bolas de acero desgastadas de un molino semiautógeno. El método comprende las etapas en que el mineral crudo se somete a trituración gruesa para ser alimentado al molino semiautógeno para obtener pulpa de mineral; la pulpa de mineral se tamiza a través de un tamiz de vibración de doble capa para obtener bolas de acero de tamiz positivo, mineral crudo en tamiz y pulpa de mineral de tamiz negativo, la pulpa de mineral de tamiz negativo se alimenta al flujo normal de molienda y separación, y el crudo en tamiz del mineral se devuelve al molino semiautógeno y se apila con las bolas de acero de tamiz positivo. El sistema comprende el molino semiautógeno, el tamiz de vibración de doble capa, una unidad de transporte de núcleos gruesos y un transportador de bolas de acero; una abertura de descarga del molino semiautógeno está dispuesta sobre el extremo de alimentación de la criba vibratoria de doble capa, una abertura de descarga de criba negativa de una criba de capa inferior. El tamiz de la criba vibratoria de doble capa está conectado con una molienda y separación normales dispositivo en el flujo, una abertura de descarga de tamiz en la capa inferior del tamiz de vibración de doble capa está dispuesta sobre el extremo de alimentación de la unidad transportadora de núcleo grueso, el extremo de descarga de la unidad transportadora de núcleo grueso está conectado con una abertura de alimentación del molino semiautógeno, y una abertura de descarga de tamiz positivo de una red de tamiz de capa superior del tamiz vibratorio de doble capa está dispuesta sobre el extremo de alimentación del transportador de bolas de acero. El método y el sistema tienen los efectos beneficiosos de ser confiables, con capacidad de aumentar la cantidad de tratamiento del molino y ahorrar energía y reducir el consumo.

Una solución propuesta dirigida directamente a la separación de materia con contenido de magnetita es el propuesto por el documento W02020051721 A1 , el cual describe un sistema de separación de acero/magnetita, que comprende al menos buzón de alimentación para alimentar magnetita contaminada con scrap de bolas de acero a al menos un alimentador conectado mediante al menos una cinta transportadora de alta pendiente. El sistema además comprende al menos un harnero vibratorio separador de tamaño de partículas, que envía partículas menores o ¡guales a 60 mm de tamaño a un primer sub sistema de separación de acero v/s magnetita y partículas superiores a 60 mm a un segundo subsistema de separación, donde el primer subsistema de separación comprende un chute de entrada, un sistema de alimentación vibratorio, una cinta transportadora, una pluralidad de sensores dispuestos bajo la cinta para la detección de acero entre magnetita, los cuales están montados en una disposición transversal a la circulación de la cinta transportadora, una pluralidad de cilindros neumático instalados de manera transversal a la circulación de la cinta transportadora y al final de la carrera de la misma cinta transportadora, accionados por la señal emitida por cada sensor que le corresponde en su posición dentro de la línea transversal a la cinta transportadora, produciendo acción mecánica de una placa metálica conectada físicamente al vástago de cada cilindro neumático, un sistema de selección unitaria del rechazo generado constituido por un canal para desplazamiento unitario de las partículas de magnetita y scrap de bolas de acero o cualquier otro elemento metálico que circule dentro de este canal, montado sobre un sistema vibratorio instalado en la zona del extremo de alimentación del canal en V y una placa de separación instalada al final de la trayectoria del canal; y donde el segundo subsistema de separación comprende un chute de entrada, una pluralidad de canales montados sobre un sistema vibratorio instalado en la zona del extremo de alimentación de los canales, donde al final del tramo de la trayectoria de partículas de cada canal se dispone una pieza de recambio de un polímero duro, resistente a la abrasión, el cual permite deslizar de mejor manera el material hacia la zona de separación unitaria, la cual consiste en una placa de separación metálica resistente a la abrasión, una pluralidad de detectores de acero entre mineral de magnetita, montados al final de la línea de transporte de las cuatro canales, donde cada placa de separación, se encuentra fijada físicamente a un vástago de un cilindro neumático.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con un sistema y método de separación de bolas de molienda, chatarra de bolas y rocas con alto contenido de magnetita, en procesos de minería.

El sistema comprende al menos un dispositivo separador para separar elementos esféricos o semiesféricos que comprende una mesa vibratoria inclinada y un dispositivo separador para separar el material con alto contenido magnético de material no magnético o con bajo contenido magnético, que comprende además una correa transportadora que transporta el material, al menos un dispositivo de análisis que recibe y analiza el material por piezas desde la correa transportadora y un separador con múltiples boquillas de aire pudiendo también utilizarse un conjunto de boquillas de doble vía para lanzar chorros de aire.

Por otro lado, el método asociado al sistema anteriormente descrito comprende los siguientes pasos esenciales: a) introducir el material en la mesa vibratoria inclinada; b) separar los materiales por tamaño; c) extraer elementos esféricos o semiesféricos; d) introducir el material en la correa transportadora; e) formar una monocapa de material sobre la correa transportadora; f) determinar las propiedades del material mediante una pluralidad de medios de detección dispuestos en el dispositivo de análisis; y g) separar selectivamente el material magnético del material no magnético mediante chorros de aire del separador

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 representa una vista lateral del equipo destinado para la separación por tamaño, de acuerdo a una modalidad de la invención.

La Figura 2 representa una vista superior y en perspectiva del equipo destinado para la separación por tamaño, de acuerdo a una modalidad de la invención.

La Figura 3 represente una vista lateral del equipo destinado para separar elementos esféricos y semiesféricos, de acuerdo a una modalidad de la invención.

La Figura 4 representa una vista superior y en perspectiva del equipo destinado para separar elementos esféricos y semiesféricos, de acuerdo a una modalidad de la invención.

La Figura 5 representa una vista en perspectiva del equipo destinado para separar según propiedades del material chatarra de bolas y mineral con alto contenido de magnetita, de acuerdo a una modalidad de la invención.

La Figura 6 representa una vista de la disposición de los equipos del sistema, de acuerdo a una modalidad de la invención.

La Figura 7 representa una vista de la disposición de los equipos para la separación por tamaño y para separar elementos esféricos y semiesféricos, de acuerdo a una modalidad de la invención.

La Figura 8 representa una vista de la disposición de los equipos para la separación por tamaño y para separar elementos esféricos y semiesféricos, de acuerdo a otra modalidad de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con un sistema (100) y método de separación de bolas de molienda, chatarra de bolas y rocas de mineral con alto contenido de magnetita en procesos de minería.

El sistema (100) se configura como un sistema separador modular y semimóvil para la separación de chatarra de bolas mediante un conjunto equipos semi móviles de separación compuesto por al menos tres módulos principales además de sus equipos auxiliares como son una sala de fuerza y control, una sala de compresores, equipos generadores, entre otros.

El sistema tiene por objetivo realizar distintos tipos de separación: separación de material por tamaño; separación de material de elementos esféricos y otras formas; y separación de material compuesto de chatarra y alto contenido de magnetita. Estas etapas de separación actúan de forma independiente y pueden ser intercambiadas según las características del material.

Para la etapa de separación por tamaño, el sistema (100) comprende al menos un equipo (10) tipo harnero vibratorio preferentemente de tipo estacionario, conformado por un conjunto de barras paralelas que se disponen en un marco y se ubica en la dirección del flujo de material. La capacidad nominal de clasificación mediante el equipo (10) es de hasta 100 t/h. Lo anterior, sujeto a las características del material. De acuerdo a una modalidad de la invención, la clasificación del material se realiza en tres tamaños: [> 65 mm]; [65 - 35 mm]; y [> 35 mm] o bien, según sea el requerimiento, la separación puede realizarse en [> 90 mm]; [90 - 70 mm]; y [> 70 mm].

Para la etapa de separación por forma, en particular elementos esféricos, se dispone de un equipo (20), el cual está diseñado para separar elementos esféricos y de otras formas Dicho equipo (20) comprende una mesa vibratoria inclinada (21 ) compuesta por bandejas inclinadas, donde el material es alimentado desde un alimentador (22). Para obtener una separación óptima entre elementos esféricos y otras formas se debe tener en consideración tres variables importantes: altura de caída, ángulo inclinación, y características de la vibración. La altura de caída influye principalmente en la velocidad e inercia con que el material ingresa a las bandejas inclinadas, mientras que el ángulo de inclinación y la vibración influirán en la dirección a la cual se desplazarán los objetos según sea su forma y velocidad de desplazamiento del material en una cierta dirección lo que afecta también la inercia necesaria a la cuál deben vencer las fuerzas aplicadas al objeto de manera que ruede en el sentido del plano inclinado. De esta forma, se evita el paso de elementos esféricos a la siguiente etapa. Para la etapa de separación de material compuesto de chatarra y rocas de mineral con alto contenido de magnetita, se dispone al menos un equipo (30), el cual permite separar según propiedades del material chatarra de bolas y mineral con alto contenido de magnetita. La capacidad nominal de separación en equipo (30) es de hasta 100 t/h. Dependiendo de las características del material, se pueden establecer distintas configuraciones para lograr maximizar la eficiencia y capacidad del conjunto de equipos (30).

La tecnología de separación de material compuesto de chatarra y alto contenido de magnetita permite, mediante sensores caracterizar cada objeto en un flujo de material identificando los objetos de interés según sea la aplicación, los cuales posteriormente son separados físicamente mediante disparos de aire en presión hasta 10 bar. La tecnología implementada destaca por su capacidad para combinar múltiples sensores en un mismo equipo mejorando su performance para distintos materiales y asegurando flexibilidad frente a variaciones en la composición del material.

El sistema considera un equipo con 4 sensores: XRT, inducción magnética, color, láser. Para separar magnetita y chatarra en principio se utilizan sensores de inducción magnética. Sin prejuicio de lo anterior, al contar con mayor cantidad de sensores se podría eventualmente no solo separar la magnetita y la chatarra, sino que también preconcentrar la concentración de algún mineral de interés.

En una modalidad de la invención, el equipo separador (30) para separar el material magnético del paramagnético que comprende una correa transportadora (31 ), al menos un dispositivo de análisis (32) y un separador con múltiples boquillas o al menos una boquilla de dos vías (33) para lanzar chorros de aire. De esta forma, dicha boquilla (33) tiene doble chorro de aire conectado a dos vías de suministro de aire, para poder actuar sobre elementos esféricos, sin embargo, es posible que dicha boquilla (33) opere con una sola vía de aire.

De esta forma, los equipos (10, 20, 30) se pueden disponer de distintas configuraciones, dependiendo del requerimiento específico.

Configuración 1 : El sistema (100) trabaja alimentado con chatarras de medios molienda (sin mineral magnetita). De esta forma, operan los equipos separadores por tamaño (10) y el equipo separador por forma (20), conectados en señe.

Configuración 1.1 : En primer lugar, se alimenta material al equipo separador por tamaño (10) y luego se alimenta al equipo separador por forma (20) en señe, con rango de tamaño en la que se encuentran los elementos esféricos de interés (reciclables en molienda secundaria, usualmente en diámetros (70 mm - 90 mm).

Configuración 1.2: En primer lugar, se alimenta el equipo separador por forma (20) y luego se alimenta al equipo separador por tamaño (10) en señe, con rango de tamaño en la que se encuentran los elementos esféricos de interés.

El trabajar con las configuraciones 1.1. o 1.2 dependerá principalmente de la distribución granulométñca del material y el objetivo de la planta en términos de generar un determinado producto final en calidad, tamaño, y cantidad. Usualmente, dado que el equipo separador por tamaño (10) posee mayor capacidad (nominal hasta 100 t/h) versus el equipo separador por forma (20) (nominal hasta 50 t/h) se prefiere trabajar con el equipo separador por tamaño (10) antecediendo al equipo separador por forma (20).

Configuración 2: El sistema (100) trabaja alimentado con chatarra de medios molienda y mineral con alto contenido de magnetita. Para esta configuración, trabajan conectados en señe el equipo separador por tamaño (10), posteriormente el equipo separador por forma (20) y finalmente el equipo separador por propiedades de material (30).

EJEMPLOS DE APLICACIÓN

Ejemplo 1 :

Se realizaron pruebas para estimar la altura de caída y ángulo inclinación óptimo en el equipo separador por forma (20)

El material utilizado en la prueba corresponde a chatarra medios de molienda incluyendo bolas, bolas quebradas, pernos, placas, y otras formas. Densidad aproximada de la mezcla de materiales es de 3 t/m ³ , seco, y con bolas de tamaño menor a 150 mm. La tasa de bolas y otras formas en volumen es de 4:6.

Valores o rangos de las alturas de caída de material: rango entre 150 mm - 300 mm, pruebas se trabajan con 250 mm

Valores o rangos inclinaciones que optimizan el proceso: rango entre 4,5° - 2,5°

Valores o rangos características vibración que optimizan el proceso: rango entre 15 - 5 mm en dirección del transporte del material, pruebas se trabajan en 9,5 mm.

Resumen de resultados de pruebas iniciales:

- En ángulo inclinación 4.5°, todos los objetos (esféricos y no esféricos) terminan en retorno.

- En ángulo inclinación 3.2°, buena separación de los elementos esféricos y otras formas.

- En ángulo inclinación 2.5°, se aprecia alta velocidad en material no existiendo una clara separación, los objetos esféricos desplazan objetos no esféricos al retorno. Para un ángulo de 2,5° se alimentan 458 kg de chatarra, se obtiene un tiempo de residencia del material en el equipo de 39 s, extrapoladle a una capacidad de 42 t/h. Se obtienen 276 kg no esféricos y 182 kg esféricos con una pureza del 84% (proporción objetos esféricos versus otras formas).

- En ángulo inclinación 3.25° se realizan pruebas adicionales, buena separación de los elementos esféricos y otras formas. Eventualmente se requiere más de una iteración del material por el equipo para lograr la pureza en el producto de separación buscado. Para un ángulo de 3,25° se alimentan 474 kg de chatarra, se obtiene un tiempo de residencia del material en el equipo de 90 s, extrapoladle a una capacidad de 19 t/h. Se obtienen 255 kg no esféricos y 219 kg esféricos con una pureza del 85% (proporción objetos esféricos versus otras formas).

- Prueba se realiza en ángulo inclinación 3.25°. Se confirma eficiencia en separación para mezcla de chatarra de acero esférico y otras formas con mineral similar a rocas con alto contenido de magnetita en tamaño (30 - 60 mm).

Cómo se puede cuantificar esa mejora u optimización del proceso.

Se realizan pruebas con altura caída 250 mm funcionando correctamente (no existe rebote fuera del equipo tampoco “atollo”); el ángulo de ataque en 30° está correctamente permitiendo movimiento horizontal deseado del material.

Se propone un equipo con un recorrido (largo) de bandejas de 1.200 mm y en tres bandejas de manera de maximizar la posibilidad de los objetos esféricos rodando al retorno. Además, en la alimentación es posible utilizar medio de alimentación especial que permita distribuir la monocapa en el ancho de este. El medio de alimentación especial ajusta la altura y la velocidad con la que cae el material para que el material ingrese al equipo con una velocidad deseada

Existen algunos objetos esféricos ovalados que no logran retornar. Esto eventualmente podría ser mejorado colocando una pequeña barra metálica o en goma sobre la bandeja lisa de un par de milímetros que permite disminuir la energía cinética necesaria por estos objetos para iniciar su rodado hacia retorno.

Ejemplo 2:

Se realizaron prueba de obtención de distribución de tamaño de partícula de material para magnetita y scrap de bolas de molienda.

Se obtuvieron datos técnicos basados en la prueba de clasificación para evaluar el rendimiento de clasificación y las capacidades para:

• Clasificación de scrap de bolas de molino y magnetita

• Prueba de factibilidad para preconcentrar rocas de mineral cobre con alto contenido de magnetita

Los datos fueron la base para diseñar el flujo del proceso para clasificar eficientemente rocas de mineral de cobre con alto contenido de magnetita y scrap de bolas.

El trabajo de pruebas genero información referencial a partir de información de terreno para una aplicación real analizo una muestra de aproximadamente 5.600 kg a partir de la cual se observó que sobre un 95% del material representativo correspondía a rocas de cobre con alto contenido de magnetita, y un porcentaje menor correspondía a scrap de acero. En la fracción correspondiente al scrap de acero sobre un 95% correspondía a bolas de molino intactas de diámetro sobre 100 mm.

Como metodología de clasificación se utilizó:

INDUCCIÓN > CHATARRA / IMÁN: Dos bobinas activas con un campo magnético circundante se utilizaron para detectar conductores y propiedades magnéticas de los objetos. La aplicación principal es la separación de componentes conductores de electricidad (metales) según sensibilidad.

RAYOS X > AUMENTAR LA CALIDAD DEL MINERAL DE COBRE CON ALTO CONTENIDO DE MAGNETITA: El material se penetra con rayos X. Detectores en el otro lado de la cinta transportadora detectan la diferencia de energía absorbida. La diferencia de intensidad resultante de absorción da conclusiones sobre la composición atómica, y una bajo una hipótesis de correlación con la mineralización

A partir de las pruebas realizadas, es posible concluir sobre la clasificación de scrap de bolas y mineral con alto contenido de maqnetia:

- El sensor inductivo pudo detectar y la máquina pudo disparar y separar el contenido de scrap no esférico, excepto las bolas rodantes. Se realizaron dos pasos iniciales con diferente sensibilidad para evaluar el efecto de separación. En el contexto operativo, estas separaciones se pueden realizar en una sola etapa.

- Debido a la gran cantidad de bolas en diámetro sobre 100 mm, se decidió evaluar la posibilidad de disparar el mineral y dejar caer las bolas. Disparar el mineral resultó en una eficiente recuperación de bolas.

- La tecnología complementaria de clasificación por tamaño y forma en preparación a la etapa de clasificación por sensores permitirá recuperar las bolas de molino intactas previamente, y se complementará con un circuito de separación eficiente para los resultados esperados.