Concentración Gravimétrica

Knelson Concentrators, a corporate partnership dba Knelson

1978 25th 2003

Anniversary

Concentración Gravimétrica

Fundamentos y Avances

Universidad Nacional de Colombia

CIMEX

Claudia López

Knelson Gravity Solutions - Canadá

Recuperación gravimétrica

es un proceso, no un

equipo o un parámetro

operacional

Objetivos

• Ilustrar los beneficios económicos de la concentración gravimetrica

• Entender el comportamiento del oro en circuitos de molienda y

circuitos gravimetricos

• Introducir el factor ORG para la caracterización de oro recuperable

por metodos gravimetricos

• Introducir el uso del factor ORG en la evaluación de circuitos

gravimetricos

• Introducción a la concentración centrifuga

– Tecnologia de concentración continua

– Tecnologia de concentración semi-continua

• Introducir la tecnologia de tratamiento de concentrados

gravimetricos

• Discutir el incentivo economico de la recuperación de oro por

metodos gravimetricos

Como Se Comporta El Oro?

• Reducción de tamano: 6 – 20 veces mas lenta que la

ganga

• Altamente maleable

• D50 del oro tres veces menor que el D50 de la ganga

• Los ciclones son eficientes concentradores de ORG

• El oro permanece por largo tiempo en el circuito

• Se han reportado:

– Cargas circulantes de hasta 6700%

– Ley en el U/F del ciclon es hasta 24 veces la ley de

cabeza

• Si ley del U/F del ciclon > 4 * ley de cabeza: explorar

recuperación gravimetrica

Evolución de las Partículas de Oro

• Granos recién liberados

• Grano es aplanando

• Forma irregular

• Bordes “dentados”

• Microgranos se desprenden

• Reciclaje por plegamiento

Circuitos de Flotación

• Incremento en el pago del oro:

– Oro en concentrados de flotación se paga 95-97%, en

concentrado gravimétrico se paga 99.9%

– No diferencias con el comprador de concentrados

– Pago rápido, días vs. meses

• Incremento en la recuperación total:

– 1-6%

• Reducción de oro en las cargas circulantes o atrapado en

el circuito

• Facilita la contabilidad metalurgica

• Incremento en la seguridad

Circuitos de Cianuración CIP/CIL

•Incremento en la recuperación total

•Reducción de costos

•Reducción del consumo de cianuro

•Pago más rápido (mejor flujo de caja)

•Mas bajo costo de capital

•Reducción del oro en las cargas circulantes o atrapado en

el circuito

•Facilita la contabilidad metalúrgica

•Incremento en la seguridad

Medición de los Beneficios

Datos Recientes - AMIRA P420B

• Planta de Lixiviación en Australia

• Circuito gravimétrico fuera de linea por 48 horas

• Caracterización de la alimentación a cianuración

– Con el circuito gravimétrico operando:

• Menos ORG en el COF

• ORG más fino en el COF

• Lixiviación más rápida

• Recuperación más alta

Time

(hr) Gravity On Gravity Off

0 0 0

2 24.12 21.24

4 50.21 31.26

7 64.44 42.74

24 83.91 67.57

48 87.45 84.76

Leach Recovery (%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50

Time (hr)

Leach

Reco

very

of

CO

F (

%)

Gravity On

Gravity Off

Merril Crowe

• Reducción de pérdidas en solución

– Si las pérdidas en solución son de 1%, reduciendo el tenor de alimentación a lixiviación en por ejemplo 30%, las pérdidas en solución se reduce en la misma proporción.

• Incremento en recuperación total

– Información limitada en circuitos de lixiviación de plata

– Especies argentiferas son de lixiviación lenta. Al recuperarse las especies de lixiviación lenta en una masa pequeña, es posible aplicar un mayor esfuerzo en la lixiviación del concentrado gravimétrico y reducir la cantidad de especies de lixiviación lenta en el circuito de lixiviación.

• Reducción en el consumo de cianuro

• Menos etapas de DCC

– Tenores de alimentación a lixiviación mas bajos pueden reducir el incentivo económico de adicionar cuarta o quinta etapa

• Menor cantidad de “picos” en la ley de alimentación al circuito de cianuración

– Bajos tenores de alimentación a lixiviación facilitan la operación de la planta

Como Caracterizar El Mineral Y

Determinar Su Potential Para

Recuperación Gravimetrica?

Tipos de Pruebas Gravimétricas

2. Prueba Lakefield

• Una pasada al tamaño de molienda de planta

– Knelson MD-3 o Falcon SB-40

– Cons en Mozley

– Colas de la mesa Mozley se adicional a las colas de gravimétria

• Diseñada para preparar alimentación para pruebas de lixiviación o flotación

• NO es escalable para recuperación gravimétrica pero da indicaciones del potencial gravimétrico

3. Prueba con Muestras Pequeñas

• Una pasada a tamaño de molienda de planta

– Muestra pequeña, tipicamente un par de Kilogramos

• Diseñado como prueba para estimar el potencial de la concentración continua

• No es escalable pero da indicación del potencial gravimétrico

• Resultados deben ser tomados con precaución

1. El Verdadero ORG

• Secuencia molienda

/gravimétria

– Tipicamente 3 etapas

– Curva de liberación

– ORG total

– Distribución granulométrica

del ORG

• Diseñado para caracterizar

el mineral

• Es totalmente escalable

usando modelos

matemáticos

Prueba ORG Knelson

Diagrama de Flujo

Feed

Sample20# Crush Lab KC Test KC Conc. Screen

KC Tails

Grind Lab KC Test KC Conc. Screen

KC Tails

Grind Lab KC Test KC Conc. Screen

KC Tails

Justificación del Circuito Gravimetrico

Determinación del factor ORG

Respuestas Tipicas

0

20

40

60

80

100

0 200 400 600 800 1000

Tamano de Particula, micrones

Fa

cto

r O

RG

, %

Datos Típicos – Prueba ORG

G rin d S iz e Assay D is t'n

(m ic ro n s ) P ro d u ct (g ) (% ) Au (g /t) (% )

P 80 = 337 S tage 1 – C onc. 79 .6 0 .39 110 46 .6

S am p led Ta ils 299 .1 1 .48 0 .39 0 .6

P 80 = 219 S tage 2 – C onc. 82 .6 0 .41 36 .3 15 .9

S am p led Ta ils 262 .4 1 .3 0 .43 0 .6

P 80 = 74 S tage 3 – C onc. 72 .4 0 .36 30 .2 11 .6

F ina l Ta ils 19464 .5 96 .07 0 .24 24 .6

To ta ls (Head ) 20261 100 0 .93 100

K ne lson C onc. 234 .6 1 .16 59 .5 74 .2

M ass

y = -0.0002x2 - 0.019x + 76.714

R2 = 1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 50 100 150 200 250 300 350 400

P80 (microns)

Re

co

ve

ry (

%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

10 100 1000

Particle Size (microns)

Cu

mu

lati

ve

Re

co

ve

ry (

%)

Stage 1

Stage 2

Stage 3

Significa esto que se recuperará

74.2% del oro si instalamos un

circuito gravimétrico?

• No, este es el valor teorico máximo de recuperación

• Para predecir recuperación a escala industrial, es

necesario usar modelamiento matemático

Cyclone Feed Pump

Ball Mill

Cyclone Overflow

to leach or float.

Screens

Concentrate

Shaking

Table

Gravity Conc. for

Dore Prod’n

Donde se instala el circuito

gravimétrico?

• En Circuitos de Molienda:

•Más común

•Bajoflujo del ciclón

•Alimentacion del ciclón

•Descarga del molino

• En Circuitos de Flotación:

•CC de remolienda

•Limpieza de concentrados

(flash flotation, con. Final)

• Relaves

•Relaves Cleaner-Scavenger

•Relaves finales

Opciones

K

K

1

K

K

2

3

4

Molino

250%

100%

350%

100%

Knelson Concentrators, a corporate partnership dba Knelson

1978 25th 2003

Anniversary

Predicción de la Recuperación

Gravimétrica

Modelamiento Matemático

Factores que afectan la recuperación gravimétrica:

• Caracteristicas del mineral

• Factores que afectan recuperación primaria:

– Equipo seleccionado (concentrador centrifugo, espiral, etc.)

– Esfuerzo gravimétrico

– Flujo a ser tratado

– Optimización del equipo de acuerdo a la aplicación: • Caudal de fluidización

• Fuerza G aplicada

– Disponibilidad del equipo

– Clasificación (Zarandas / Cribas)

– Eficiencia de los ciclones

– Pérdidas en la molienda

• Factores que afectan la recuperación secundaria:

– Facilidad para limpiar el concentrado

– Pericia del operador de la mesa

– Complejidad del circuito del cuarto del oro

– Cianuración Intensiva vs. Mesa Vibratoria

• El SISTEMA debe examinar cada uno de estos factores, pues todos influyen en el resultado final

Modelamiento Matematico

• Dr. Laplante desarrollo un modelo matemático para predecir la recuperación de un concentrador Knelson en un circuito de molienda

• Knelson usa una versión simplificada llamada KC ModPro desarrollada internamente

• Este modelo nos permite predecir el funcionamiento del circuito a escala industrial basados en la información de la prueba ORG

• Despues de la puesta en marcha del circuito, el modelo es muy util como herramienta de diagnostico para optimizar circuitos y resolver problemas

Datos de Entrada

• Tonelaje de alimentación

• Ley de cabeza

• Valores ORG

• Carga circulante

• Porción tratada en el

circuito gravimétrico

– Para diferentes

tamanos de

concentradores

• Recuperación unitaria de

ORG

• Factor de supervivencia

en el molino

• Factor de supervivencia

en el ciclón

Cyclone O/F

Cyclone U/F Rate t/h

Rate t/h Total Grade g/t Au

Total Grade g/t Au GRG Grade g/t Au

GRG Grade g/t Au

Primary Gravity Device:

KC High Stage Rec. Overall Recovery

GRG Rec. %

Gold Rec. %

Mill Feed

Rate t/h

Grade g/t Au

GRG Grade g/t Au

>600 100.00

50

####

####

150

to Cyc. U/F

Size Dist'n

<20 93.61

25-38 99.69

20-25 98.13

53-75 100.00

38-53 99.97

106-150 100.00

75-106 100.00

100.00

212-300 100.00

150-212 100.00

20-25

<20

Total

6.00

6.00

7.50

6.50

4.50

7.50

68.0

75-106

53-75

38-53

25-38

150-212

106-150

6.50

4.50

>600

425-600

300-425

212-300

7.00

1.50

4.50

6.00

17.1

Size Dist'n

of Feed

11.6

0.00

0.00

GRG Dist'n

GRG Dist'n

17.1

0.33

50

425-600 100.00

300-425

Mill

Graivty

+ Table / Acacia

or

Other

0

10

20

30

40

50

60

70

80

10 100 1000

GRG Particle Size (um)

GR

G D

ist.

(%

)

GRG Distribution

of the Feed

0

20

40

60

80

100

10 100 1000Particle Size (um)

Cy

clo

ne

Pa

rt'n

to

U/F

(%

)

GRG

Typical Ore

0

20

40

60

80

100

120

10 100 1000

Particle Size (um)

Reco

very

(%

)

Recovery of GRG from

each size class

Que le pasa al ORG en el circuito?

• Es molido en no-ORG

• Sale del circuito una vez

es molido lo

suficientemente fino, o

sale en el corto circuito

del ciclon

• Es recuperado por el

circuito gravimétrico (si

hay uno instalado)

• El modelo simplemente

hace un balance de

poblacion para cada set

de condiciones

predeterminadas

Cyclone O/F

Cyclone U/F Rate t/h

Rate t/h Total Grade g/t Au

Total Grade g/t Au GRG Grade g/t Au

GRG Grade g/t Au

Primary Gravity Device:

KC High Stage Rec. Overall Recovery

GRG Rec. %

Gold Rec. %

Mill Feed

Rate t/h

Grade g/t Au

GRG Grade g/t Au

>600 100.00

50

####

####

150

to Cyc. U/F

Size Dist'n

<20 93.61

25-38 99.69

20-25 98.13

53-75 100.00

38-53 99.97

106-150 100.00

75-106 100.00

100.00

212-300 100.00

150-212 100.00

20-25

<20

Total

6.00

6.00

7.50

6.50

4.50

7.50

68.0

75-106

53-75

38-53

25-38

150-212

106-150

6.50

4.50

>600

425-600

300-425

212-300

7.00

1.50

4.50

6.00

17.1

Size Dist'n

of Feed

11.6

0.00

0.00

GRG Dist'n

GRG Dist'n

17.1

0.33

50

425-600 100.00

300-425

Mill

Graivty

+ Table / Acacia

or

Other

0

10

20

30

40

50

60

70

80

10 100 1000

GRG Particle Size (um)

GR

G D

ist.

(%

)

GRG Distribution

of the Feed

0

20

40

60

80

100

10 100 1000Particle Size (um)

Cy

clo

ne

Pa

rt'n

to

U/F

(%

)

GRG

Typical Ore

0

20

40

60

80

100

120

10 100 1000

Particle Size (um)

Reco

very

(%

)

Recovery of GRG from

each size class

Estrategia Operativa

• Alimentación a planta:

900 tph

• ORG: 55%

• CC: 250%

• Que tamaño de

máquinas usar?

• Donde instalarlas?

• Como limpiar el

concetrado?

-

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

55.0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

C irculating Load T re ate d (% )

Gra

vit

y R

ec

ov

ery

(%

)

Knelson and Acac ia

Knelson and Table

XD-30

XD-48 XD-70

De donde salen los datos usados en el modelo?

• Datos publicados (principalmente por A. Laplante)

• Projecto AMIRA P420B (Knelson es uno de los

patrocinadores)

• Base de datos interna

• Datos inferidos

• Datos tambien puede ser obtenidos de cada circuito

una vez este en operación.

Que puede ser modelado?

• Concentradores centrifugos

• Celdas de Flotacion Flash

• Contact cells

• Jigs

• Sistemas de limpieza de concentrados

– Mesas

– Sistemas de Cianuración Intensiva (Reactor Acacia)

• Funcionamiento de los ciclones

Knelson Concentrators, a corporate partnership dba Knelson

1978 25th 2003

Anniversary

Cianuracion Intensiva

El Reactor Acacia

Reactor Acacia

Cianuracion Intensiva

• Que es?

Un reactor de lecho fluidizado

• Para que existe?

Para tratar concentrados gravitacionales de alta ley y reemplaza las mesas vibratorias en la funcion de limpieza de concentrados

• Reactivos tipicos:

– Cianuro: 1-2%

– LeachAid: 0.2 – 0.5 kg/kg Au

0%

20%

40%

60%

80%

100%

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Time (hours)

Re

co

ve

ry (

%)

Commissioning Results

Test work

Reactor Acacia (Cont.)

• Incremento de recuperación gravimetrica

• Incremento en recuperación total

• Facilita balance metalurgico

• Reduccion de riesgos ocupacionales

• Reducción de personal en cuartos de oro

• Resultados consistentes

• Recuperación promedio del Reactor Acacia > 98%

• Reducción en el invetario de oro en CIP de 35%

• Reducción del 18% en la ley de alimentación a CIP

• Reducción de la ley en las colas sólidas de 21%

• Reducción del 50% en las colas de solucion

• Reducción de 15% en el consumo de cianuro

• Todo esto contra un 18% de incremento en la alimentación a planta y un

incremento de 2% en la ley de cabeza

Ejemplo: AngloGold Union Reefs

Como trabaja el Reactor Acacia?

Feed

from KC’s

Reaction

Vessel

Reaction

Vessel

Discharge

Pump

Reagents

Leach

Solution

Tank

Electrowinnin

g

Cell Solution

Tank

Electrowinnin

g Cell

Water

Solution

Heater

Reactor Acacia CS2000

Numero de

Reactores Acacia

instalados en el

mundo: 66

Funcionamiento Durante Arranque y

Puesta en Marcha

• Porgera JV – La instalacion del Reactor Acacia produjo un incremento del 1% en la recuperacion total de planta

Day 1 2 3 4

Total Gold in Solution 26.6 31.9 19.8 15.8 kg Au

Average Solids Residue grade 36.5 39.713 55.5 15 g/t

Mass of Concentrate 2.42 2.82 2.18 2.42 t

Total Gold in Residue 0.088 0.112 0.121 0.036 kg Au

Backcalculated head grade 11052 11347 9147 6561 g/t

Final Leach Recovery 99.7% 99.7% 99.4% 99.8%

Knelson Concentrators, a corporate partnership dba Knelson

1978 25th 2003

Anniversary

Concentrador Continuo

CVD

Concentrador Knelson Semi Continuo

(Batch)

• Disenado para

recuperar oro y MGP

• Recupera los valiosos

en masas muy

pequeñas

• Opera en ciclos

temporizados

• Descarga concentrados

automaticamente

Tecnología Continua

(CVD)

• Mineral valioso presente

en %

• Remoción de

concentrado en forma

continua

• Control de la masa y la

ley del concentrado

Rango General de Aplicaciones

Concentrador

Semi-continuo

(Batch)

Oro,Plata

Y MGP

(ORG)

Concentrador

Continuo

(CVD)

Oro y MGP asociados con

sulfuros

Minerales Metalicos

Minerales Industriales

>0.0% <50% 0.1 %

Rendimiento (masa de concentrado, %)

Zona de

Transicion

El Objetivo

Clase Gravedad Cianuracion Flotacion

1

2

?

3

?

4

?

5

? ?

6

? ?

Ejemplos de Aplicaciones:

1. Pre-concentración de sulfuros de

lixiviación lenta

– Algunos minerales parcialmente

refractatios

– Con frecuencia los sulfuros de

lixiviación lenta son recuperables

via gravimetria

– Pre-concentración para

tratamientos posteriores mas

intensivos

• Remolienda

• Lixiviación intensiva

– Normalmente requiere de

pruebas piloto para conseguir

resultados escalables.

2. Recuperación de particulas

mixtas gruesas de flotación

– Perdidas en las particulas

gruesas y los ultrafinos

(lamas)

– Es posible recuperar mixtos

gruesos en el circuito

cleaner usando el CVD

Pre-concentración De Sulfuros De Lixiviación Lenta

• Mina en Africa Occidental

– 90% del Au en 20% de masa

– Y esto de que sirve?

Recovery vs Mass Pull - Test 2 Series

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Mass Pull (%)

Re

co

ve

ry (

%)

Gold

Sulphur11/90/19

11/90/17

11/90/15

11/90/7

11/90/9

11/90/11

11/90/21

11/90/13

Ex batch data

El Beneficio – Mina B, Africa

• Recuperación de planta cianurando todo el mineral

via CIL era 78.8%.

• La recuperación del KC-CVD fue de 85% en 15%

de masa, seguido por remolienda y lixiviación

intensiva con una recuperación del 86%, resultando

en 73% de recuperación del oro total alimentado.

• Recuperación adicional de CIL de 10.5% (70% del

15% restante) esta disponible en las colas del CVD

• Recuperación total via CVD y tratamiento separado

de los productos es 83.6% , lo que corresponde a

un incremento del 5%

Recuperacion a partir de colas de flotacion

• La flotación tiene una

respuesta pobre en gruesos y

lamas

• La mayoria de los circuitos de

flotación tinen un flujo lo

suficientemente pequeno que

puede ser procesado (eg

relave cleaner-scav)

• El CVD opera como un

separador por densidad y

tamano

• El concentrado se envia para

remolinda/re-flotación para

mejorar la recuperación total

de la planta

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0.5 2.5 4.5 6.5 8.5

Mass Yield %

Au R

ecove

ry %

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Au U

pgra

de

Rat

io

Au Recovery % Au Upgrade Ratio

Planta 100% Gravimétrica

Caso de Estudio

Knelson Concentrators, a corporate partnership dba Knelson

1978 25th 2003

Anniversary

El Futuro de la

Concentración

Gravimétrica

KNELSON GRAVITY SOLUTIONS

Cual es el futuro de la concentración

gravimétrica?

• Recuperación primaria de minerales

• Mejoramiento en la eficiencia de procesos

existentes

• Pre-Concentración

Areas de Máximo Impacto

• Operaciones a gran escala

• Procesamiento de minerales de baja ley

• Retratamiento de relaves a gran escala

• Tratamiento de cargas circulantes en circuitos de

flotación

Plantas Totalmente Gravimétricas

KCGM – 1500 tph!

Mejoramiento de Procesos

Existentes

• Aplicación de principios de concentración

diferentes

• Recuperación de particulas semi liberads

• Cargas circulantes

• Recuperación de valores a partir de relaves

Más bajos costos, recuperaciones más altas, menos reactivos

Flotación Convencional

Gravimétria en las Colas Cleaner

(Middlings)

Circuito Gravimétrico Equivalente

Feed

Rougher -

Scavenger CVD

Cleaner CVD

FinalTails

Final

Concentrate

* NO REAGENTS

* LOW POWER

* RES TIME - SECONDS

* SMALL FOOTPRINT

* IMMEDIATELY VARIABLE

Rougher Concentrate

Lixiviación en Pilas

• Alto inventario de valores

• Largo tiempo de residencia

Heap Leach Clasico

CN

66 90

% Days

Leach Pad

Gravimetria + Heap Leach + CIL

Gravimetria + Heap Leach + Pipe Reactor

CN

CN

Leach Pad

50

26

75

% Days

1

Pre-Concentracion

• Recuperacion de valores a una masa pequena:

• Mejoramiento en la economia del proceso

• Permite el tratamiento intensivo de los concentrados

• Eliminacion de contaminantes problematicos (pre robbers)

Knelson CVD

Pre-concentracion de Mineral de Oro

Case 2: High grade polymetallic ore

• Au 6.13 g/t

• Cu 1.37%

• Pb 1.23%

• Zn 1.95%

• Ag 64.16g/t

Knelson CVD6 recovery sequence

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00

Reco

very

(%

)

Mass Pull (%)

CVD6 Recovery Sequence

Zn

Cu

Pb

QEMSCAN particle map @ -500 mic

Intensive Cyanidation –

“Extreme Processing”

• Low capital

• Low opex

Tailings Scavenging

Knelson XD70 Tailings Module

Resumen

• Gravimetria puede:

• Simplificar procesos

• Reducir costos de capital y costos de operacion

• Acortar el tiempo de puesta en marcha de un proyeacto

• Hacer que depositos de baja ley economicamente rentables

• Incrementar eficiencia global

El futuro de la gravimetria esta en capitalizar en explorar y explotar a

cabalidad las posibilidades

ya existentes!

Gracias!

Recuperación gravimétrica

es un proceso, no un

equipo o un parámetro

operacional