EL FACTOR ORG - ORO RECUPERABLE POR GRAVEDAD COMENTARIOS RESPECTO DE LA METODOLOGÍA PARA SU DETERMINACIÓN Y SU INCIDENCIA EN LOS PROCESOS DE DISEÑO, OPTIMIZACIÓN, REVISIÓN OPERACIONAL Y/O AUDITORÍAS DE PLANTAS DE PROCESAMIENTO Y BENEFICIO DE MINERALES AUROARGENTÍFEROS BENEFICIO ECONÓMICO DE LA CONCENTRACIÓN GRAVIMÉTRICA Documento elaborado por: JAIME A. CARMONA A. Ingeniero de aplicaciones en minería y metalurgia extractiva Envigado, 09 de septiembre de 2021 1. COMENTARIOS La recuperación de oro mediante la concentración por gravedad ha avanzado significativamente en los últimos veinte años, en gran parte debido a la aparición de concentradores gravimétricos centrífugos. Los concentradores centrífugos casi siempre se integran en los circuitos de molienda, ya sea tratando el flujo inferior del hidrociclón o, con menos frecuencia, en la descarga del molino para aprovechar el comportamiento inusual del oro en estos circuitos. El hecho de que el oro se acumule a menudo en los circuitos de molienda debido a su cinética de molienda y a su comportamiento de clasificación en los ciclones está bien documentado (Laplante et al.1994). El oro se muele de seis a veinte veces más lento y su tamaño de corte en los ciclones es aproximadamente tres veces menor que el de otros minerales asociados a las menas de oro. Las pérdidas de oro en los circuitos de flotación y cianuración ocurre por numerosas razones. El oro grueso puede llegar a las colas en los circuitos de flotación o tener un tiempo de residencia insuficiente para ser lixiviado en los circuitos de cianuración. Además, debido a su maleabilidad, el oro se adhiere a los medios de molienda y a los revestimientos de los molinos y se pierde durante la retirada de estas piezas para el mantenimiento del molino y el cambio de los medios de molienda. La eliminación del oro, mientras todavía es grueso, es una de las principales justificaciones para colocar un concentrador de gravedad dentro del circuito de molienda. Como producto de investigaciones se desarrolló un modelo iterativo para comprender mejor los factores que afectan la recuperación de oro por gravedad dentro de un circuito de molienda. Las variables de entrada evaluadas para este modelo incluyen: el contenido de Oro Recuperable por Gravedad – ORG (acrónimo en inglés GRG: GRAVITY RECOVERY GOLD) del mineral, la fracción del flujo inferior del ciclón (carga circulante) tratada mediante una unidad de recuperación por gravedad, la recuperación por etapas del concentrador gravimétrico, la probabilidad de que una partícula ORG pase al flujo inferior del ciclón (supervivencia al flujo inferior del ciclón) y la probabilidad de que una partícula ORG sobreviva como recuperable por gravedad en el molino. En la figura 1 se muestra un esquema de un circuito de molienda estándar. El valor de ORG se determina mediante una prueba de liberación y recuperación secuencial en tres etapas utilizando un concentrador Knelson a escala de laboratorio. El procedimiento de la prueba se basa en el trabajo realizado en la Universidad McGill (Woodcock et al. 1994) que desarrolla un método para medir el contenido de oro recuperable por gravedad de una muestra de mineral. Los valores de la supervivencia del ORG en el molino y el ciclón se basan en los rangos sugeridos por el Dr. A.R. Laplante en varias publicaciones. septiembre de 2021 1 FIGURA 1 CIRCUITO TÍPICO DE RECUPERACIÓN GRAVIMÉTRICA Y VARIABLES DE ENTRADA DEL MODELO SOBRE FLUJO DEL HIDROCICLÓN A FLOTACIÓN, LIXIVIACIÓN, ETC. HIDROCICLÓN (Variable: ORG sobreviviente en el bajo flujo del hidrociclón) BAJO FLUJO DEL HIDROCICLÓN (Variable: Fracción de material tratado) COLAS CONCENTRADOR GRAVIMÉTRICO CENTRÍFUGO (Variable: Etapa de recuperación) DESCARGA DEL MOLINO (Variable: ORG sobreviviente) CONCENTRADOS GRAVIMÉTRICOS ALIMENTACIÓN MINERAL (Variable: Contenido de ORG) MOLINO Discusión de los resultados del modelo En la figura 2 se han representado una serie de curvas de recuperación, con diferentes valores de ORG en función de la carga circulante tratada. Los valores o la tasa de supervivencia de ORG en el molino y en el bajo flujo del hidrociclón se fijaron en valores relativamente conservadores de 95% y 98% respectivamente. El punto notable aquí es que se alcanzan recuperaciones muy altas muy rápidamente cuando se aumenta la cantidad de carga circulante tratada. El límite teórico de recuperación es el valor de ORG. FIGURA 2 RECUPERACIÓN DE ORO EN FUNCIÓN DE LA CARGA CIRCULANTE TRATADA A DISTINTOS VALORES DE ORG septiembre de 2021 2 Cuando se aumenta el valor de la supervivencia del oro hasta el 99% tanto en el molino como en el bajo flujo del hidrociclón, el aumento relativo de la recuperación es muy significativo, como indican las flechas de la figura 3. Sólo las curvas correspondientes a los valores de ORG del 50% y del 70% están trazadas con los valores de supervivencia más altos. El resultado más importante del cambio en las tasas de supervivencia es el aumento de las pendientes de las curvas a valores de carga circulante muy bajos. La recuperación global se aproxima muy rápidamente al límite teórico del valor ORG. Estos resultados apoyan la práctica habitual de la planta de tratar sólo una fracción del flujo inferior del ciclón para obtener una recuperación global significativa utilizando la concentración por gravedad. FIGURA 3 IMPACTO DEL AUMENTO DE LA SUPERVIVENCIA DEL ORG COMO ORO RECUPERABLE POR GRAVEDAD EN MOLIENDA Y EL AUMENTO DE LA PROBABILIDAD DE QUE EL ORG PASE AL BAJO FLUJO DEL HIDROCICLÓN. SE INDICAN LOS VALORES DE SUPERVIVENCIA DE BASE Y LOS NUEVOS VALORES Conclusiones El impacto de la recuperación del oro recuperable por gravedad (ORG) depende en gran medida de: 1. 2. La capacidad de evitar la conversión del oro en una forma no recuperable por gravedad en el molino y La capacidad de maximizar la eficiencia del hidrociclón para redirigir el ORG al bajo flujo. A medida que se minimizan estas pérdidas de ORG, se reduce significativamente la cantidad de carga circulante que debe tratarse para lograr recuperaciones gravitacionales equivalentes. 2. METODOLOGÍA PARA DETERMINAR EL FACTOR ORG La prueba de laboratorio para determinar el Factor ORG consiste de tres etapas de molienda y recuperación secuencial. La molienda progresiva, en contraposición a una molienda llevada un tamaño final, es necesaria con el fin de obtener un valor confiable del factor ORG, así como una indicación de su distribución granulométrica y de su secuencia de liberación, mientras al mismo tiempo se previene las pérdidas de oro grueso por interacción con partículas de ganga. La prueba ORG está basada en el tratamiento de una muestra de 30 kg usando un Concentrador Knelson de laboratorio (KC-MD3.) Las mejores muestras a ser utilizadas en la determinación del factor ORG son: septiembre de 2021 3 Testigos de perforación Producto de trituración primaria en el caso de que sea lo suficientemente fino para tomar una muestra representativa. Descarga de molienda primaria, con la precaución de que no incluya material de carga circulante. Los resultados Los resultados son presentados como el porcentaje acumulado del oro total en la muestra que ha sido recuperado en tres etapas sucesivas de molienda (Ver tabla 1). Un factor ORG por debajo de 20% se considera una respuesta pobre, mientras que un factor del 80% es considerado excepcionalmente prometedor. Respuestas intermedias son las más comunes. La siguiente tabla ejemplifica los resultados de una prueba estándar, en la cual los concentrados han sido bateados para producir concentrado y medios. TABLA 1 PRESENTACIÓN DE RESULTADOS DETERMINACIÓN FACTOR ORG Tamaño de molienda P80 (micrones) 850 200 75 Fracción evaluada Concentrado batea Medios Muestra colas Concentrado batea Medios Muestra colas Concentrado batea Medios Muestra colas Cabeza total Valor ORG Masa (g) 9.1 90.9 43.8 12.8 67.5 324.3 13.4 64.4 17317.8 17944 258.1 (%) 0.05 0.51 0.24 0.07 0.38 1.81 0.07 0.36 96.51 100.0 1.44 Ensaye (g/t) 657 6.33 0.75 239 7.96 0.37 173 6.76 0.37 1.08 50.0 Oro Distribución (%) 30.7 3.0 0.2 15.7 2.8 0.6 11.9 2.2 32.9 100.0 66.3 En este ejemplo, el factor ORG para la primera etapa fue 33.7, indicando que a un tamaño de partícula relativamente grueso (P80 = 850 μm) hay una considerable liberación de oro. Las etapas dos y tres hacen un aporte importante de ORG, para un valor total de 66.3 a un P80 de 75 μm. Vale la pena resaltar que los contenidos de oro en los concentrados no son indicativos de los tenores de los concentrados obtenidos en planta, los cuales son usualmente mucho más altos y pueden ser estimados con base en la duración del ciclo de concentración, la rata de alimentación, el peso del concentrado y el factor ORG. Adicionalmente al procedimiento estándar descrito en la tabla anterior, es posible realizar análisis granulométricos detallados de cada producto en cada etapa, de tal manera que la recuperación de oro y los valores de ORG se calculan en función del tamaño de las partículas. Como usar el factor ORG La prueba estándar para determinar el factor ORG puede ser aplicada tanto a circuitos existentes, a proyectos de adición, así como a proyectos en desarrollo. En los dos últimos casos, la prueba determinará si es aconsejable la instalación de un circuito gravimétrico y en consecuencia, sus beneficios económicos, mientras que en circuitos existentes se usa en estudios de optimización. A continuación se describe en detalle la aplicabilidad de la prueba. Para descartar la opción de recuperación gravimétrica Cuando la respuesta del mineral es pobre, la prueba proporciona la información necesaria para descartar la concentración gravitacional como opción de procesamiento. El hecho de que esta prueba de laboratorio pueda arrojar este resultado es muy importante pues esta opción no es necesariamente aplicable a todas las menas. septiembre de 2021 4 Desarrollo de diagrama de flujo de procesos Durante el proceso de desarrollo del diagrama de flujo del proceso, el factor ORG y la distribución granulométrica del mismo, proporcionan información sobre como el oro debe ser recuperado incluyendo la correcta selección de las unidades de recuperación, así como sobre la preparación de la alimentación (usualmente cribado) con el fin de maximizar la capacidad y la eficiencia del circuito. Predicción de recuperación en planta de procesamiento y beneficio mineral Incluso en los casos en que la respuesta del mineral es mediana a altamente favorable, los resultados deben ser usados con precaución. Debe ser entendido que los resultados obtenidos en la prueba de laboratorio son producto de una liberación secuencial controlada y una recuperación óptima, de tal manera que el funcionamiento de la planta será siempre inferior al del valor teórico de ORG. Para la interpretación adecuada de estos resultados se han desarrollado modelos matemáticos como el KC*ModPro, propiedad de Concentradores Knelson en Canadá. Este modelo permite estimar el impacto de instalar un concentrador Knelson en un circuito de molienda. Las variables claves usadas en el modelo son el factor ORG, el coeficiente de supervivencia del ORG en el molino, la probabilidad del oro de reportarse en el bajo flujo del hidrociclón y el porcentaje de alimentación a ser tratado por el circuito gravimétrico. La habilidad de este modelo matemático para predecir los beneficios de la instalación de concentradores gravimétricos en circuitos de molienda ha sido reportada en numerosos estudios de casos y ha probado ser razonablemente acertado. Otros usos La prueba de determinación del ORG, puede ser incorporada a la rutina de evaluación de las fluctuaciones en el funcionamiento metalúrgico diario de la planta, las cuales pueden ser ocasionadas por cambios en la mineralogía o en el funcionamiento del circuito. La regular recolección y el procesamiento de muestras pueden ayudar a identificar qué factores están afectando la recuperación gravimétrica. En el concepto de geometalurgia, la prueba ofrece interpretaciones adicionales. Prueba E-ORG (Factor ORG Extendido) La prueba tipo E-ORG es una variación de la prueba estándar, en la cual los productos obtenidos en cada etapa son sometidos a análisis granulométricos, y cada fracción es llevada a ensaye al fuego. Este procedimiento permite calcular la recuperación y los valores ORG en función del tamaño de partícula. 3. BENEFICIOS ECONÓMICOS DE LA CONCENTRACIÓN GRAVIMÉTRICA Sin lugar a dudas, la recuperación gravitacional se ha establecido firmemente como complemento de las operaciones de flotación y cianuración, a pesar de que un buen porcentaje del oro recuperado por gravedad podría sería recuperado en ausencia del circuito gravitacional por alguna de estas subsecuentes operaciones. Esto implica que la justificación económica de la instalación de un circuito gravimétrico está basada en un ingreso adicional proveniente de: Un mejor pago del oro recuperado en el concentrado gravimétrico (normalmente mientras el oro en un concentrado de flotación es pagado en un 94%, en un concentrado gravimétrico es pagado en un 99%) Mejora en el flujo de caja de la unidad empresarial pues la liquidación de valores en los concentrados puede tomar hasta varios meses, mientras que el oro gravimétrico entra inmediatamente al flujo de caja. Un aumento en la recuperación total de la planta entre 1 y 3% pues el circuito gravimétrico actúa como un regulador de la alimentación a flotación o cianuración, eliminando las fluctuaciones en tenor y ORG que descompensan el normal funcionamiento de la planta. La evaluación de la contribución económica del circuito gravimétrico es un ejercicio complicado para cualquier mineral. El mayor impacto ha sido observado cuando el factor ORG es alto y está constituido principalmente por oro grueso. Y el menor impacto ha de ser esperado en circuitos de cianuración con tiempos de residencia largos y con una química de reacción optimizada y bien controlada, a un tamaño de molienda muy fino y con un mineral bajo en sulfuros. septiembre de 2021 5 La gravimetría es un proceso económico tanto en términos de costos de capital como costos operativos, los únicos consumibles son energía y agua, e incluso estos son modestos. El tamaño de las maquinas es también muy pequeño con relación a la tarea desempeñada, lo que resulta en requerimientos de espacio mucho menores para la instalación de la planta tanto en terreno como en edificaciones. Por ejemplo, mientras que una planta de flotación tiene un tiempo de residencia de 20 minutos o más y usa hasta tres reactivos, un concentrador gravimétrico centrífugo tiene un tiempo de residencia de 0.5 segundos y no requiere adición de reactivos. Hay otros factores que pueden adicionar ventajas a la concentración gravimétrica. Por ejemplo, para flotación se requiere que el mineral sea molido a un tamaño nominal de 150 micrones o aún menor, aun cuando el mineral valioso se haya liberado a un tamaño más grueso. Debido a que los sulfuros más densos permanecen en la carga circulante por más tiempo que las especies más livianas, tienden a sobre molerse, tornándose más difícil de recuperarse por flotación. La energía consumida en la extra molienda puede por lo tanto ser inapropiada y potencialmente destructiva. Pruebas y evaluaciones metalúrgicas En primera instancia, una simple prueba ORG indicará la presencia de oro libre, y en caso positivo, se debe hacer una investigación más profunda, que incluiría un proceso de trituración a varios tamaños, cada uno seguido por evaluación del peso específico del producto y la respuesta de los remanentes a la lixiviación. Además, se realiza una lixiviación de todo el mineral en cada tamaño, para determinar la línea base que ha de contrastarse con el beneficio de la gravimetría. 4. CONCLUSIÓN El futuro de la concentración gravimétrica está en capitalizar sobre el potencial que ya existe. Este documento espera haber transmitido la importancia de racionalizar los costos de capital y operativos ligados a la recuperación gravimétrica de oro. Para ello han sido presentadas herramientas disponibles para la cuantificación y caracterización del oro recuperable por gravimetría así como los modelos matemáticos desarrollados para predecir el impacto económico de la instalación de un circuito gravimétrico dentro de un circuito de molienda. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Bansini, A.R., An investigation of the behaviour of gold in grinding circuits, M. Eng. Thesis, McGill University, 1990. Laplante, A.R., Woodcock, F. and Noaparast, M., Predicting gravity separation gold recoveries, Minerals and Metallurgical Processing, May 1995, pp. 74-79. Putz, A., An investigation of gravity recoverable gold, M. Eng. Thesis, McGill University, 1994, 230 pp. Woodcock, F. and Laplante, A.R., A laboratory method for determining the amount of gravity-recoverable-gold, Randol Gold Forum, Beaver Creek, September 1993, pp. 151-155 Woodcock, F., Use of a Knelson unit to quantify gravity recoverable gold in an ore, M. Eng. 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Thesis, McGill University, 997, 138 pp. Grewal, I., Effect Of Various Variables On Gravity Gold Recovery In Grinding Circuits-Results From Mathermatical Modelling. 2001 Chong, T.Y., Folinsbee, J.A.., Millions, R., Fullam M., Grewal, I., Gravity Improvements at the Porcupine Join Venture. CIM Bulletin, Vol 99, No. 1092, 2006-08-09 Yomans, T., Potorieko, C., Fullam M., Duncan L., Improvements in Gravity and Overall Recovery at NVI Mining Ltd. Myra Falls Operation. 2006 Bax, A., Staunton B., The Economic Benefit of Gravity Recovery for Free Milling Ores, AMIRA Project P420B, Module 1, May 2004. JAIME ALBERTO CARMONA ARISTIZÁBAL Ingeniero de Aplicaciones en Minería y Metalurgia Extractiva Móvil: +57 3106220353 Email: [email protected] Calle 30 Sur No. 44ª-08 – INT. 302 - Envigado septiembre de 2021 7
