ESTUDIO DEL IMPACTO DEL USO DE DISTINTOS MEDIOS DE MOLIENDA SOBRE LA QUIMICA DE LA PULPA, LA CONCENTRACION Y RECUPERACION

El ciclo de extracción de PGM

El procesamiento tradicional para los minerales de minerales PGM supone la molienda hasta que el 80 por ciento pase la malla de 75 micras y posteriormente los sulfuros pasan a un proceso de concentración por flotación. El concentrado de sulfuro se somete posteriormente a la fundición y conversión para producir una PGM-ricos en cobre/níquel, el llamado mate. El mate se trata hydrometalurgicamente para extraer los metales de base de los metales preciosos. Luego, los metales preciosos son refinados para separar los metales individuales (platino, paladio, rodio, rutenio, iridio, osmio y oro). Cada proceso de esta ruta tendrá un impacto en los posteriores.

Flotación de minerales UG2

Mejorar la calidad del concentrado puede tener ramificaciones significativas sobre las operaciones de procesamiento posterior. En última instancia, la reducción de la cromita en el concentrado final de minerales UG2, mejora la recuperación y dará lugar a mejoras significativas en la eficacia de la fundición, mediante un proceso de fundición más eficiente en consumo de la energía.

La electroquímica del sistema de flotación

Existen interacciones electroquímicas entre las bolas de molienda de acero forjado y los sulfuros minerales que pueden tener un efecto perjudicial en el proceso de separación.En términos generales, los estudios indican que la mayoría de minerales de sulfuro son más nobles que los medios utilizados para la molienda, por lo tanto un par galvánico entre los medios de molienda y el mineral de sulfuro existe y se aplican las siguientes reacciones:

Cátodo (mineral de sulfuro):½O2 + H2O + 2e- → 2OH –

Ánodo (medios de molienda):Fe → Fe2 + + 2e-

El mineral de sulfuro puede actuar como ánodo o cátodo dependiendo de su contacto con otros minerales de sulfuro, medios de molienda y reactivos. Un par galvánico entre los medios de molienda y el sulfuro de mineral aumenta la velocidad de corrosión de los medios de molienda de acero forjado. El Fe de las bolas de acero forjado, en contacto con el O2 y en medio acuoso, se oxida perdiendo electrones y produciendo óxidos e hidróxidos que van a recubrir el mineral formando una capa sobre él que afecta a la eficiencia de los reactivos que se añaden para provocar la flotación mediante el proceso físico de la adsorción.

Uno de los métodos de prevención de la contaminación de las superficies del mineral y consiguiente mejora del rendimiento metalúrgico es sustituir las bolas de acero forjado por bolas inertes. Como la utilización de medios de molienda cerámicos es inadecuada en muchas aplicaciones y los de acero inoxidable tienen un costo prohibitivo, la opción de los medios de fundición con alto cromo resulta una alternativa viable al acero forjado.

Las bolas de molienda de fundición alto cromo son generalmente superiores a las de acero forjado en términos de desgaste abrasivo y corrosivo ( la escasa diferencia en la dureza entre la superficie y el núcleo y el tipo de carburos en matriz martensítica que se obtienen a partir de aleaciones con 11% de Cr, hace que las bolas de fundición con Cr

tengan un mejor comportamiento en cuanto al desgaste, deformación y corrosión que las de acero forjado). En las bolas de alto Cr la superficie de la bola se oxida rápidamente para formar una capa superficial de óxido de cromo pasiva que actúa como una barrera para la posterior transferencia de electrones, reduciendo significativamente la generación de productos nocivos a la corrosión, por tanto tienen mejor resistencia a la corrosión y favorecen el proceso de flotación, ya que no interfieren en la adsorción del Cu por lo reactivos ( el O2 inyectado en la flotación se encarga de oxidar los sulfuros convrtiéndolos en piritas que no flotarán con el Cu y además este O2 favorece el proceso de adsorción del Cu ).

EL IMPACTO METALÚRGICO DE UTILIZAR UN MEDIO MOLIENDA INERTE EN LA FLOTACIÓN DE LOS MINERALES UG2

Estudio de laboratorio

Los datos en la tabla 1 indican que cambiar los medios molienda de acero forjado al alto cromo produjo un aumento en el potencial Eh de la pulpa por más de 200 mV. Los datos de hierro extractable de EDTA sugieren que hubo una disminución marcada del hierro extractable EDTA con el uso de las bolas de Cr. Esto indica que la corrosión de los medios molienda disminuyó con el contenido de cromo y esencialmente significa que para las aleaciones de alto cromo hay menos especies de hidróxido de hierro provenientes de las bolas.

Tabla 1. Descarga pulpa química para pruebas completadas en un mineral de la UG2 preparado con forjado, 12, 15, 21 y 30 por ciento medios de pulido del cromo

La Figura 1 indica que con los medios de molienda de alto Cr se produjo una mayor recuperación PGM. Además, el índice de flotación PGM mejoró cuando se utilizaron las bolas de alto Cr. En estas pruebas la aleación que dió el mejor rendimiento metalúrgico fue 15 por ciento cromo.

Estudio en la planta piloto

El estudio realizado a escala de planta piloto demostró claramente que hubo diferencias significativas en el Eh de la pulpa en la descarga en el molino de bolas primario entre los dos tipos de medios de molienda. La descarga del molino de bolas con bolas de acero forjado tenía potenciales de pulpa de -300 mV, que fueron aproximadamente 200 mV inferiores a los valores promedio de la descarga del molino con bolas de alto cromo. Estos valores altamente negativos obtenidos con las bolas de acero forjado son debidos a las reacciones de corrosión de las bolas.

Figura 2. El perfil de Eh a través de la planta piloto comparando molienda primaria con acero forjado y alto cromo

Incluso en el caso de utilizar bolas de alto Cr en la molienda secundaria, habiendo utilizado bolas de acero forjado en la molienda primaria, se observa que los potenciales se siguen manteniendo negativos y la eficiencia en el proceso de flotación es menor. Por tanto, el uso de bolas de alto Cr sólo en la molienda secundaria no corrige las variaciones introducidas a la pulpa en la molienda primaria con bolas de acero forjado.

La molienda primaria y secundaria con bolas de alto Cr produce mejores tasas de recuperación que con bolas de acero forjado como se puede ver en la figura3.

Es decir, con la aleación de cromo alto resultó en un incremento promedio en recuperación PGM de 5,5 ± 0.4 por ciento, con más de 99 por ciento confianza.

Estudio de planta

El concentrador de la Planta Dos Rios inició operaciones en agosto de 2006, para tratamiento UG2 mineral en una configuración de MF2 convencional. Las bolas alto cromo se emplearon en ambos molinos para molienda primaria y secundaria. Debido a problemas de abastecimiento en la planta se cambiaron las bolas a acero forjado en el molino primario a finales de mayo de 2007. La conversión de molino de bolas de alto cromo a acero forjado se realizó con recargas en un periodo de unos tres meses. Con la conversión a acero forjado se observó que el rendimiento metalúrgico de la planta había empeorado, tuvieron el siguiente impacto en general:

• La recuperación PGM promedio se redujo en 2.61 ± 1.33 por ciento, con más de 99 por ciento confianza

• La promedio concentrado PGM se vio deteriorado por 36,5 ±14,7 ppm, con más de 99 por ciento confianza

• El grado de cromita en el concentrado final aumentó en 1.76 ± 0.10 por ciento, con más de 99 por ciento confianza.

A principios de 2009 se decidió convertir el molino de bolas primario a alto Cr con el fin de mejorar el rendimiento metalúrgico. Los análisis de la planta tras la conversión indicaron mejoras en el rendimiento metalúrgico de una magnitud similar a los anteriormente descritos.

Resumen

Todos los estudios de laboratorio, planta piloto y planta industrial han indicado que el cambio de medios de molienda de acero forjado a un medio inerte como las bolas de alto Cr puede tener un impacto positivo sobre el comportamiento de la flotación. Es decir, es posible mejorar el grado de concentrado PGM, recuperación PGM y rechazo de cromita. Mientras que las mejoras en el concentrado PGM y recuperación afectan el resultado final del concentrador directamente, el rechazo de cromita tiene un efecto positivo en el proceso aguas abajo en términos de eficiencia de la fundición y la utilización de la energía.

Para llevar a cabo una evaluación económica completa de los beneficios de los medios de molienda inertes, es importante tener en cuenta los siguientes factores:

• Consumo de medios (desgaste): Empleando medios de molienda alto Cr se produce una reducción en el consumo de

medios.

• Consumo de reactivo: Cambiando a un medio de molienda más químicamente inerte las superficies de las

partículas de mineral quedan más limpias y por lo tanto se requieren menos cantidad de reactivos para la flotación. Observaciones en varias operaciones de sulfuros de metales indican que es posible reducir el consumo de reactivos en cerca de un 30 por ciento.

• Rendimiento metalúrgico: Referido a mejoras en el concentrado de mineral valioso y recuperación. Este

resultado no se restringe sólo al mineral primario de interés (en este caso PGMs), también deben teneser en cuenta el comportamiento de la flotación de minerales secundarios como Calcopirita y pentlandita. Además, también se debe considerar una evaluación de la calidad del concentrado y su impacto en la fundición. Los minerales UG2 contienen niveles significativos de cromita y esa cromita puede tener un impacto nocivo sobre el funcionamiento de la fundición. Si, cambiando la química del sistema uno puede rechazar una especie de ganga que causa problemas significativos durante la fundición, esta información debe incluirse en el análisis económico.

En muchos casos reducciones en el consumo de medios de molienda y reactivo superará el precio más alto de la unidad de medios moliendo inertes. Mejoras en el rendimiento metalúrgico suelen ser considerablemente mayores que el costo agregado de los nuevos medios.

En la evaluación de medios de molienda para un sistema en particular, es importante completar el programa de ensayos de laboratorio adecuado para identificar la aleación óptima para dar el beneficio metalúrgico y química de la pulpa. Además, realizar la prueba de bola marcada permite una mejor evaluación de los beneficios.