ACERO GASTADAS O BOLAS DE ACERO FRACTURADAS QUE SALEN DE UN MOLINO SEMIAUTÓGENO (SAG) CONJUNTAMENTE

CON MINERAL MOLIDO

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un proceso para separar el mineral de las bolas de acero gastadas o bolas de acero fracturadas que salen de un molino semiautógeno (SAG) conjuntamente con mineral molido. El proceso también comprende la alternativa de recuperación en continuo de trozos de bolas con forma cercana a la esférica que puedan ser reutilizadas como medios de molienda.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En el estado del arte, en el área de la minería, la separación de las bolas de acero gastadas y los trozos de bolas fracturadas del mineral se realiza utilizando magnetos ubicados sobre la cinta transportadora que transporta la fracción gruesa del producto del molino semiautógeno (denominado pebbles) y cuyo tamaño generalmente es mayor a ½ plg. Esta operación presenta problemas cuando los trozos metálicos están cubiertos por mineral sobre la cinta transportadora y/o si el magneto presenta fallas. El problema es aún más grave cuando el mineral contiene magnetita u otras especies minerales con niveles de susceptibilidad magnética que provoca que sean atraídos por el magneto, por lo que este proceso de separación no se puede implementar. En general, con objetivo de maximizar la eficiencia del proceso, los pebbles son reducidos de tamaño en trituradoras y posteriormente son devueltos al molino semiautógeno o enviados a los molinos de bolas que corresponde a la etapa de reducción de tamaños siguiente. La presencia de elementos metálicos no permite el uso de trituradoras debido a que se dañan provocando la detención del proceso, por lo que al no poder implementar el proceso de separación previo a este obliga a retornar los pebbles sin procesar junto a las bolas gastadas y trozos de bolas fracturadas al molino semiautógeno, lo que afecta la eficiencia del proceso de molienda en forma importante.

Los molinos semiautógenos de molienda de minerales (1 ) son máquinas, que básicamente están conformadas por un tambor rotatorio de eje horizontal, que tiene una entrada (6) de mineral (carga) a moler en un primer extremo y una salida (7) del mineral (carga) molido que ha alcanzado el tamaño deseado, a través de un segundo extremo. Por la entrada (6) también se agregan medios de molienda metálicos, generalmente de forma esférica y preferentemente de acero, que corresponden a las bolas de molienda. En el caso de molienda húmeda, también se agrega agua, de esta forma, la carga interna del molino semiautógeno está compuesta por bolas de molienda, mineral y agua (8) que se encuentran en movimiento permanente en la cámara de molienda (2) mientras el molino semiautógeno gira. En las figuras 1 a 3, se observa que la carga interna (8) del molino semiautógeno (1 ) está compuesta por mineral (10), bolas (9) y agua para el caso de molienda húmeda. Tanto el mineral como las bolas de la carga interna (8) dentro de la cámara de molienda (2) van disminuyendo su tamaño producto del movimiento provocado por el giro del molino semiautógeno (1 ), en donde el mismo mineral (10) y las bolas (9) al caer sufren golpes que provocan la fractura del mineral (10), así como abrasión por el movimiento relativo entre los componentes, además de la atrición cuando las partículas del mineral (10) son sometidas en forma simultánea a fuerzas de fricción y compresión por la carga en movimiento. Cuando el mineral (10) contenido en la carga (8) alcanza un tamaño predeterminado, pasa por las ranuras (5) de una parrilla (4) desde la cámara de molienda (2) a la cámara de descarga (3), para luego abandonar el molino semiautógeno (1 ) por la salida de la carga (7) hasta los harneros o trommels clasificadores (14).

Uno de los elementos importantes de un molino semiautógeno de molienda de minerales es la parrilla interna (4), la cual tiene una pluralidad de ranuras (5) que tienen una abertura con un tamaño predeterminado, para que el mineral (10) que ha alcanzado dicho tamaño abandone el molino semiautógeno (1 ). Las bolas (9) utilizadas como elementos de molienda en el molino semiautógeno (1 ), al ser agregadas al molino semiautógeno tienen un tamaño superior a la abertura de la ranura (5). En la medida que avanza el proceso, las bolas (9) se desgastan por abrasión y van disminuyendo su diámetro, transformándose en bolas más pequeñas

(1 1 ) que alcanzan el tamaño de la abertura de la ranura (5) y, por lo tanto, también pasan a la cámara de descarga (3) y luego hacia la salida (7), abandonando el molino semiautógeno (1 ) hacia los clasificadores (14). Asimismo, durante el proceso de molienda, hay bolas (9) que se quiebran, y así estas bolas fracturadas (12) también alcanzan un tamaño suficiente para pasar a través de la abertura de la ranura (5), tal como se muestra en la figura 3. Con lo anterior, desde el molino semiautógeno (1 ) sale el mineral molido (10), las bolas gastadas (1 1 ) y los trozos de bolas fracturadas (12), así como agua cuando se trata de molienda húmeda. Durante la operación del molino semiautógeno, también la parrilla (4) puede sufrir la fractura de uno de sus nervios, tal como se muestra en las figura 4 y 5. Así, la abertura expuesta corresponde a dos ranuras (5) comunicadas generando una abertura mayor (13), por donde puede pasar mineral (10) y bolas (9) de tamaño mayor que deberían permanecer en la cámara de molienda (2). Este problema se puede apreciar en la figura 5 del arte previo. La fractura de las parrillas puede producirse también en otras zonas, como por ejemplo, en una esquina, generando también ranuras con aberturas mayores, tal como se muestra en figura 7. Al igual que las ya mencionadas, existe la posibilidad que la fractura de la parrilla ocurra en diferentes formas.

De acuerdo a lo anteriormente descrito, desde el molino semiautógeno sale mineral y trozos de acero, que llega a los clasificadores y, tanto el mineral (pebbles) como bolas y/o trozos de bola de mayor tamaño, siguen por las cintas transportadoras hacia los procesos posteriores. En general los pebbles son reducidos de tamaño usando trituradoras de cono que son dañados si en la alimentación hay presencia de elementos de acero, llegando, por ejemplo, a la fractura de sus componentes, provocando su detención para la correspondiente reparación. Esta condición obliga a separar las bolas gastadas, bolas de mayor tamaño que han salido a través de una ranura con un nervio quebrado, y bolas fracturadas, por lo que dichas piezas de bolas de acero no son deseadas durante el proceso. Este problema se acentúa cuando el mineral que forma parte de los pebbles tiene contenidos de especies minerales de magnetita u otro con propiedades de susceptibilidad magnética que tiene propiedades magnéticas similares al acero, por lo que se retira del proceso mineral y bolas o sus trozos. Por lo anterior, es necesario buscar alternativas tecnológicas que permitan separar el mineral, por ejemplo magnetita, de las bolas de acero gastadas o de las bolas de acero fracturadas.

Por lo anterior, el proceso de la presente invención, actúa sobre el mineral y el acero que sale del molino (1 ), queda en la superficie del harnero o clasificador (14) y luego pasa a la cinta transportadora (15), tal como se muestra en la figura 8.

Así, el problema a solucionar en el estado del arte es que queda retenido mineral (pebbles) y bolas gastadas y trozos de bolas fracturadas sobre el harnero o trommel clasificador (14) externo del molino semiautógeno. Esta mezcla retenida sobre la superficie del clasificador (14), es transportada en cintas transportadoras y en el camino se debe separar el metal (bolas y trozos de bolas), antes de que el mineral llegue a los trituradores o sea devuelto al molino SAG sin triturar. Actualmente se utilizan magnetos, de manera que el mineral sigue en el proceso y el metal (bolas y trozos de bolas) se descartan o pasan a un proceso de separación manual cuyo objetivo es la reutilización de acero con forma cercana a la esférica como medio de molienda.

En el caso particular de minerales con alto contenido de magnetita u otra especie mineral con susceptibilidad magnética suficientemente alta, los magnetos retiran tanto el acero como mineral, por lo que el material que se descarta tiene tanto mineral como trozos de acero. La cantidad de mineral descartado es importante y representa un valor económico significativo para las empresas.

Para recuperar el mineral desde la mezcla del producto descartado, en las plantas mineras, se utilizan dos alternativas: 1 ) Hacer una separación manual de lo que separa el magneto, que es lento y caro; y

2) Retornar la mezcla (mineral más acero) al molino semiautógeno, lo que implica restar eficiencia al proceso de molienda, ya que los trozos de acero no ayudan a moler, pero sí consumen energía y los trozos de mineral, los pebbles, presentan una resistencia mayor a ser reducidos de tamaño.

En el caso de minerales de hierro, con alta susceptibilidad magnética, en muchas partes del mundo se utiliza molienda autógena, AG, (sin medios de molienda metálicos) con costos mayores del proceso, pero evitan el problema de las bolas gastadas y los trozos de bola fracturada, pero permite triturar la fracción gruesa del mineral separada por el clasificador (pebbles). Al utilizar molienda semiautógena, SAG, en el procesamiento de minerales de hierro se debe retornar la mezcla de mineral y bolas gastadas y los trozos de bola fracturada, agregando ineficiencia al proceso al mantener una carga circulante de acero que sólo consume energía al interior del molino.

El proceso de la presente invención, está orientado a tomar esta mezcla (pebbles y trozos de acero) y separarlas en línea usando aparatos de concentración gravitacional, en particular Jig, de manera de:

a) separar en forma efectiva el acero para descartarlo como material no útil o recuperar aquellas piezas que pueden ser reutilizadas como medio de molienda; y

b) mantener en el proceso el mineral y no descartarlo, en particular cuando tiene contenidos de magnetita que provoca su arrastre junto al acero. En la literatura de patentes ha habido sólo intentos para aplicar procesos de concentración gravitacional a minerales de magnetita. Así por ejemplo, el documento RU 2307710 divulga un método de concentración de minerales, en particular minerales de magnetita. El método permite reducir la parte del material de lastre (que no requiere molienda y trituración). El método incluye la alimentación del material en forma de pasta destinado a la separación magnética en un aparato húmedo, donde usando el método gravitatorio el material en forma de pasta se separa en dos fracciones: la fracción ligera y la fracción pesada. La fracción pesada se envía directamente para triturar (uniéndola con el producto magnético de separación), o utilizando el campo magnético se divide en la parte no magnética y la parte magnética, en la que la parte no magnética se vierte en los relaves, mientras que la parte magnética se dirige al molino o se somete a la separación gravitatoria con la producción de los productos pesados y ligeros. El producto pesado que consiste en las partículas del mineral útil se retira evitando una nueva trituración como concentrado de hierro bruto. El producto ligero se envía al molino rotatorio. La invención divulgada en este documento, permite reducir la proporción del material de lastre (que no requiere molienda).

El documento RU 2246996 divulga un concentrador gravitacional y se ocupa del campo de la industria minera, principalmente para la concentración de minerales para el tratamiento final de concentrados de metales. El concentrador gravitatorio incluye una cámara en forma de cono, un dispositivo que alimenta la cámara, un recipiente para la liberación periódica del concentrado por lotes. La cámara se invierte con su vértice de un cono hacia abajo. La alimentación de material se realiza a través de un dispositivo en forma de un eje hueco con una ventana de liberación situada dentro de la cámara. El eje hueco se suministra con un dispositivo de rasgado. El dispositivo de rasgado se hace con una capacidad de rotación en forma de agujas como un evolvente. La cámara está provista con los receptores de tipo anular con tubos de conexión y compuertas de control para asegurar una distribución uniforme de agua en diferentes secciones transversales en altura del cono. La superficie del cono está perforada. El concentrador contiene no menos de tres cámaras con un accionamiento común para la separación simultánea de granos finos del material. El resultado técnico es una mayor eficiencia de separación de partículas por su densidad.

El documento CN 2405658 divulga un concentrador gravitacional jigger trapezoidal de tipo de movimiento inferior que se refiere a una mejora del dispositivo de selección por gravedad. El concentrador gravitacional jigger tiene la estructura de una placa de tamiz con un orificio que está dispuesto en la parte superior de una cámara de cribado y la superficie superior de la placa de tamiz está provista de una bola de metal o de magnetita de 5 a 6 de densidad como un lecho artificial. Un diafragma de goma está dispuesto en la parte inferior de la cámara de jigger. Un motor y un reductor de velocidad accionan un mecanismo de enlace de manivela de modo que el diafragma se desplaza hacia arriba y hacia abajo de un modo alternativo. El concentrador gravitacional jigger tiene las ventajas de la simplificación de la estructura del dispositivo, del ajuste conveniente para los parámetros de funcionamiento, de la alta tasa de la recuperación, del ahorro de energía, del ahorro del agua, etc.

El documento más cercano encontrado es el RU 2307710 en donde se separa el mineral que no contiene magnetita del material que contiene magnetita, pero siempre en el ámbito de la separación de minerales. El mineral que no contiene magnetita se elimina hacia los relaves y el mineral de mayor tamaño que contiene magnetita, continúa hacia los procesos de molienda.

Ninguno de los documentos del estado del arte, divulga la utilización de un separador de concentración gravitacional para separar el acero (bolas gastadas y bolas fracturadas) del mineral que contiene magnetita.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Los dibujos que se acompañan, se incluyen para proporcionar una mayor compresión de la invención y constituyen parte de esta descripción y además ilustran algunas de las ejecuciones preferidas de esta invención.

La figura 1 muestra un corte transversal de un molino semiautógeno de molienda de minerales del arte previo, el cual trabaja girando sobre su eje para producir la reducción de tamaños del mineral.

La figura 2 muestra un corte longitudinal de un molino semiautógeno de molienda de minerales del arte previo.

La figura 3 muestra el esquema de una parrilla de descarga usada al interior del molino semiautógeno del arte previo con la carga que hay dentro del molino semiautógeno pasando a través de la misma.

La figura 4 muestra una ampliación de una vista en perspectiva de una parrilla que tiene una fractura, provocando un agujero por donde escapan bolas y mineral de tamaño mayor y que debieran permanecer en la cámara de molienda. La figura 5 muestra un corte longitudinal de un molino semiautógeno de molienda de minerales del arte previo, en donde la parrilla ha sufrido la fractura de uno de sus nervios.

La figura 6 muestra un esquema de la salida de una bola de tamaño máximo agregado al molino a través del agujero provocado por la fractura de la parrilla, pudiendo salir también trozos de mineral de tamaño mayor.

La figura 7 muestra una ampliación de una vista en perspectiva de una parrilla que tiene una fractura en una de sus esquinas, provocando un agujero por donde escapan bolas y mineral de tamaño mayor y que debieran permanecer en la cámara de molienda.

La figura 8 muestra una vista esquemática de un molino, un clasificador y una cinta transportadora, que lleva bolas de acero gastadas y trozos de bolas de acero conjuntamente con mineral.

La figura 9 muestra un diagrama de flujo del proceso de separación de bolas de acero gastadas y trozos de bolas de acero desde mineral, en particular mineral que contiene magnetita u otra especie mineral con alta susceptibilidad magnética, utilizando un concentrador gravitacional, en donde el flujo de mineral y bolas proviene directamente del molino SAG.

La figura 10 muestra un diagrama de flujo del proceso de separación de bolas de acero gastadas y trozos de bolas de acero desde mineral, en particular mineral que contiene magnetita u otra especie mineral con alta susceptibilidad magnética, utilizando un concentrador gravitacional, en donde el flujo de mineral y bolas proviene desde cualquier parte del proceso, en donde exista alguna etapa de molienda semiautógena. La figura 1 1 muestra un esquema del concentrador gravitacional Jig utilizado preferentemente en la presente invención.

DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un proceso para separar el mineral, en particular mineral que contiene magnetita u otra especie mineral con alta susceptibilidad magnética, de las bolas de acero gastadas o bolas de acero fracturadas que salen de un molino SAG conjuntamente con mineral molido. Específicamente, la presente invención se refiere a un proceso para separar el mineral de las bolas de acero gastadas o trozos de bolas de acero fracturadas utilizando una etapa de concentración gravitacional para separar el mineral y del acero.

Haciendo referencia a la figura 9, desde el molino SAG (1 ) sale mineral y bolas de acero gastadas así como trozos de bolas de acero fracturadas. Esta carga de mineral y acero cae hacia el clasificador (14) donde el mineral de mayor tamaño, conjuntamente con el acero, queda en su superficie para luego caer en la cinta transportadora (15), la cual lleva la carga hasta el buzón (16) que regula el flujo de mineral y acero para conducirlo hacia una cinta transportadora (17). Esta cinta transportadora puede conducir el material hacia un harnero clasificador (18) cuyo objetivo es que sólo lleguen partículas de un cierto tamaño hacia arriba al concentrador gravitacional o Jig (23), es decir, saca aquella fracción más fina, por ejemplo, partículas de un tamaño menor a 10 mm para que no entren al concentrador gravitacional. Alternativamente, es posible que la cinta transportadora (17) conduzca directamente el material hacia el concentrador gravitacional o Jig (23), ya que con la clasificación que se realiza a la salida del molino SAG con el clasificador (14) puede ser suficiente.

Sobre el harnero clasificador (18) existe un surtidor de agua (37) para formar una mezcla húmeda de mineral y acero, en donde el agua de dicho surtidor (37) llega a través de una línea de agua (38) y ésta, a su vez, desde un estanque de agua (33).

Este estanque de agua (33) recibe un flujo de agua fresca (42), que es agua que se repone al proceso y que equivale a la cantidad de agua perdida en el circuito de separación del acero del proceso de la presente invención

El harnero clasificador (18), que es opcional, separa la alimentación al proceso en tres flujos, y cuyo objetivo es controlar el rango de tamaños que alimentará el concentrador gravitacional. Un primer flujo de material (24), mineral y acero, de tamaño muy grueso para el concentrador y que se descarta; un segundo flujo de material (20), mineral y acero que alimenta el concentrador gravitacional; y un tercer flujo de material (19), mineral y acero, que resulta muy fino para el proceso de concentración gravitacional y que se une al flujo de mineral separado, y que por su característica granulométrica no afecta la operación del triturador.

El primer flujo de material (24) que contiene mineral y acero de tamaño más grueso establecido según el tamaño de slot de la parrilla del molino SAG siendo preferentemente mayor a 65 mm, es transportado a través de la cinta transportadora (25) hacia el producto de descarte.

El segundo flujo de material (20) que contiene mineral y acero de tamaño adecuado para el proceso, por ejemplo entre 10 y 65 mm correspondiente al tamaño establecido según el tamaño de slot de la parrilla del molino SAG, es conducido hacia el concentrador gravitacional (23), en este caso Jig, para separar el material por densidad.

El tercer flujo de material (19) que contiene mineral y acero de menor tamaño que el segundo flujo de material (20) es adecuado para salir del proceso a través de la cinta transportadora (32) junto al mineral separado en el concentrador gravitacional, y está en condiciones de ser enviado a la etapa de trituración.

El tercer flujo de material (19) cae en un tornillo desaguador (21 ) que separa el flujo de mineral con agua (19) en un flujo de agua (40) y un flujo de mineral seco (22), que contiene sólo humedad. Este flujo de material seco (22), es enviado hacia la cinta transportadora (32), que lo puede enviar a su vez, hacia los trituradores ya que dicho material seco (22) tiene tamaños máximos que no le producen daño, por ejemplo menor a 10 mm.

El flujo de agua (40) y el segundo flujo de mineral y acero (20) así como un flujo adicional de agua (39) proveniente del estanque (33), son enviados hacia el concentrador gravitacional (23), en este caso Jig, que separa su contenido en un flujo de mineral húmedo (27) y en un flujo de acero (26).

El flujo de acero (26), formado por bolas de acero gastadas y/o trozos de bolas fracturadas, es enviado a un harnero desaguador (29) que se utiliza para recuperar el agua del material sólido, transformándola en flujo de agua (34) que es recuperada para devolverla al proceso mediante una línea (36) que remata en el estanque (33).

El flujo de mineral húmedo (27) que sale del concentrador gravitacional (23) es mineral sin bolas de acero gastadas y/o trozos de bolas fracturadas, por lo que es enviado al harnero de desaguado (30) para separar el agua (35) del flujo de mineral seco (31 ). El flujo de mineral seco (31 ), es enviado hacia la cinta transportadora (32), que lo puede enviar a su vez hacia los trituradores ya que dicho mineral seco (31 ) carece de acero.

El flujo de material con bolas de acero gastadas y/o trozos de bolas fracturadas (28) que sale del harnero desaguador (29) es enviado hacia una cinta transportadora (41 ) para abandonar el proceso enviándolo al stock de rechazo de bolas. El harnero desaguador (29) puede ser reemplazado por un harnero de doble deck que permita generar tres productos en tres flujos: un primer flujo con un producto grueso que representa bolas que aún tienen el tamaño para ser reutilizadas en molinos de bolas o molinos SAG; un segundo flujo con un producto intermedio que representa el material de rechazo de bolas; y un tercer flujo de agua recuperada para su reutilización. El flujo de descarte (24) del harnero primario puede unirse con el producto grueso de este harnero, pudiendo ser considerados para ser reutilizadas en molinos de bolas o molinos SAG, teniendo preferentemente tamaños mayores a 65 mm.

En la figura 10 se muestra un proceso similar en el cual la mezcla de mineral con acero que entra al buzón (16) puede provenir de cualquier parte de un proceso de molienda, en el que se utilicen elementos de acero como, por ejemplo, bolas.

Según lo descrito anteriormente, el elemento fundamental de la presente invención es el concentrador gravitacional (23), en este caso Jig, cuyo funcionamiento se explica en la figura 1 1.

El concentrador gravitacional o Jig (23) está formado por cribas, tamices o rejillas (43) sumergidas en un fluido. El fluido le imprime un movimiento vertical (44) a las partículas de mineral y acero (20) a separar (levantándolas y dejándolas caer), de tal forma que por efecto de la diferencia en su densidad, experimenten aceleración diferencial y, por lo tanto, las partículas más densas (45) se depositan en el fondo (en contacto con la rejilla (43)), mientras que las partículas más livianas (46) se depositan en la parte superior, formando estratificaciones fácilmente separables. Los pulsos de agua son regulados en fuerza y amplitud, según los materiales y tamaños a separar, los que están dados según especificaciones de ingeniería por una persona versada en el arte.