Todos los requerimientos de relaves son únicos para cada faena minera. Cada depósito tiene características mineralógicas diferentes, están en zonas con diferentes climas y topografías, rodeados de condiciones socio-económicas distintas. Estos parámetros únicos influyen en el diseño de la mina y del proceso, el tipo de relave producido y cómo estos son procesados y almacenados, escribe el Director de Relaves de FLSmidth, Todd Wisdom.
¿Cuál solución de relaves es la mejor para las condiciones de su operación?
En climas húmedos, por ejemplo, el costo del agua es menor y la disponibilidad del recurso es mayor, lo cual le quita atractivo potencial a la opción de filtración de relaves. La mineralogía de los depósitos, específicamente el tipo, la cantidad de arcillas, impacta fuerte en las tasas de desaguado de los relaves. Mayores volúmenes de arcilla significan un bajo nivel de desaguado y equipos de alto costo.
Mientras tanto, un terreno plano supone costosos tranques alrededor del perímetro completo de los relaves, así como los relaves en valles pueden utilizar las paredes del valle como parte de la contención de los relaves con sólo un tranque al final del valle. El tipo de instalación va a depender directamente de la cantidad de agua contenida en los relaves.
Maximizar la eficiencia de agua, reduce los costos y el riesgo
Las pérdidas de agua en los tranques de relave húmedos son inevitables. Esto puede ser a través de filtraciones, transporte evaporativo y el agua residual encapsulada en los relaves se debe a filtraciones y transpiración evaporativa. El espesamiento de las pulpas de relave, antes de ser depositadas en los tranques puede reducir la pérdida de agua, mientras que los relaves filtrados pueden mejorar aún más la recuperación de agua. Sin embargo, debemos tener en cuenta que se debe espesar antes de pasar por cualquier equipo de filtrado y maximizar el rendimiento del espesador es crítico para obtener el mejor resultado posible del filtro.
En climas áridos, estos ahorros de agua adicionales pueden compensar los costos del proceso de filtrado. Los importantes aumentos en el costo y disponibilidad del agua están llevando a que los operadores de minas comiencen a revisar más de cerca las soluciones de relaves secos.
En la siguiente tabla se muestran los potenciales de recuperación de agua para los relaves de flotación de cobre. En Chile, las estimaciones actuales para el costo del agua desalinizada bombeada a la mina son tan altos que un metro cúbico alcanza los US$5 o más.
Tabla 1: Potencial de Recuperación de Agua para Desaguado de Relaves de Flotación de Cobre [1]
|
Consistencia del relave |
Potencial total de recuperación de agua |
| Pupla Espesado Torta filtrada |
50-60% 60-70% 90-95% |
Opciones de filtrado y centrifugado
Hay cuatro opciones principales de filtrado por desaguado de relaves después del espesamiento y antes de la eliminación: filtros de vacío, centrífugas, prensas de banda y filtros prensa. Para cada solución, se recomienda que la pulpa de alimentación del filtro se espese antes de ser depositada, ya que esto puede reducir significativamente los costos operacionales y de capital asociados al proceso.
Opción 1: Filtros de Vacío
Utilizados para el desaguado de relaves desde la década de los 70s, los filtros de vacío operan de manera continua, lo cual simplifica la interfaz de manejo del material. Este filtro produce una torta no saturada, lo que significa que los espacios vacíos dentro de la torta no se saturan con filtrado y contienen algo de aire.
La fuerza impulsora para la filtración se genera mediante una fuente de vacío, lo que significa que la diferencia entre la presión atmosférica y la presión 0 absoluta es la fuerza impulsora máxima disponible para el filtrado. A nivel del mar un filtro de vacío sólo puede lograr 0,8 bar de fuerza impulsora y en una mayor altitud, como en el Desierto de Atacama, ésta es de menos de 0,4 bar de presión. A medida que disminuye la fuerza impulsora para el filtrado, el rendimiento del filtro se reduce, lo que significa que los filtros de vacío no son generalmente recomendados para su uso sobre los 2,500 metros sobre el nivel del mar.
Los filtros de vacío tienen muchas configuraciones distintas siendo las más comunes en minería los de disco y bandas horizontales. Los filtros de disco son comúnmente utilizados en operaciones de relleno de pasta subterránea de menor tonelaje. Para la eliminación de relaves de superficie de gran tonelaje, los filtros de vacío de bandas horizontales son los más usados. Un filtro de vacío funciona mejor en partículas grandes con arcillas limitadas, tal como los relaves de hierro en Brasil.
Opción 2: Prensas de Banda
Los filtros prensa de banda han sido largamente utilizados para el desaguado de relaves de bajo tonelaje desde los 80’s, y son muy utilizados en la minería de carbón para el desaguado de relaves finos. Este filtro de presión también tiene la ventaja de ser una operación continua. La desventaja es que es limitado en tamaño y, por lo tanto, solo es adecuado para operaciones de tonelajes pequeños. Los filtros prensa de banda producen una torta de filtrado saturada, con mayor humedad y requieren un tratamiento previo de la pulpa con costosos agentes floculantes.
Las fuerzas impulsoras máximas típicas son de 5 bar que se producen al tensar una tela filtrante alrededor de los rollos de apoyo. Los equipos son suministrados en anchos de hasta 4 metros, con capacidades entre 5 y 15 toneladas por hora (tph) de sólidos secos por metro de ancho, produciendo una torta con un contenido de humedad de entre un 25 y 30% en peso.
Las tortas filtradas saturadas también poseen pobres propiedades geotérmicas. Sin embargo, este método de filtrado funciona bien para el desaguado de pulpas de lavado con fosfato y desechos de carbón, por ejemplo.
Opción 3: Centrífuga
Las centrífugas también tienen la ventaja de ser una operación continua. La desventaja es que son limitadas en tamaño y, por lo tanto, sólo son adecuadas para operaciones pequeñas. Las centrífugas producen una torta saturada y por lo general requiere de un tratamiento previo de la pulpa de relave con agentes floculantes. Mientras las centrífugas requieren menores cantidades de floculante que las prensas de banda, si requieren grandes motores para impulsar el estanque giratorio y la voluta.Las centrífugas son limitadas en tamaño debido a su fabricación y mecanizado de sus diseños. Las más grandes tienen un motor de ~ 350 kw y una capacidad de entre 5 y 25 TPH de sólidos secos por equipo. Las centrífugas producen una torta saturada con una humedad contenida de entre 20 y 30% en peso. Este tipo de equipo para desaguado es aplicable para desechos de carbón de bajo tonelaje y se pueden utilizar en operaciones de relleno de pastas de oro, pero se requieren pruebas piloto para verificar el potencial.
Opción 4: Filtro Prensa
La ventaja del filtro prensa es que puede alcanzar mucha más fuerza motriz, en comparación a los filtros de vacío o de banda. Esta fuerza impulsora más alta es de gran beneficio en materiales de tipo arcilla y la mayoría de los filtros prensa de hoy pueden alcanzar una fuerza de 15 bar o más. La desventaja es que utiliza un proceso por lotes. La descarga de torta por lotes puede causar complicaciones en el diseño del manejo de material aguas abajo con la instalación de filtros múltiples.
El bombeo de la pulpa de alimentación a presión, en las cámaras/telas, proporciona la fuerza para formar una torta dentro de la cámara. A medida que se forman las tortas, la presión para producir una torta debidamente compactada aumenta constantemente. La mayoría de los filtros prensa en aplicaciones de relaves operan con una fuerza motriz de hasta 15 bar. Esta fuerza puede alcanzarse fácilmente usando sólo las bombas de alimentación del filtro o, alternativamente, usando membranas expandibles.
La humedad de la torta descargada del filtro prensa está en un rango de 10 a 25% en peso y puede ser saturada o no saturada, dependiendo del diseño del filtro y de los requerimientos geotécnicos.
Comparando las tecnologías
La tabla 2 compara el desempeño de cada uno de estos equipos. Dependiendo del tipo de equipo, mineralogía y distribución del tamaño de partícula, las tortas descargadas pueden ser de naturaleza pegajosa o desmenuzable, debido a la humedad final de la torta. Humedades más altas significan tortas pegajosas. La naturaleza de la descarga tendrá un impacto significativo en la operación de los equipos de manejo de materiales aguas abajo. Tortas pegajosas tapan los chutes de transferencia se adhieren a las correas. Estos problemas pueden ser mitigados por un diseño adecuado de todo el sistema.
Tabla 2: Comparación de Filtros de Banda Horizontales, Prensa de Banda, Centrífuga y Filtros Prensa
| Tipo de Filtro | Tamaño Máximo |
Máxima capacidad de producción por filtro (MTDP) |
Aplicable para Arcillas |
Floculante Requerido |
Concentración Típica de Humedad en la Torta (% en peso) |
| Filtro de Vacío | 300 ㎡ |
7,200 |
No | Tal vez | 20-25 |
| Centrífuga | 350 kw |
1,500 | Sí |
Sí |
20-35 |
| Prensa de Banda | 4 m de ancho |
1,500 | Sí |
Sí |
25-35 |
| Filtro Prensa | 4,000 ㎡ |
50,000 | Sí |
No usualmente |
10-25 |
Como puede apreciarse en la tabla anterior, los filtros prensa tienen la máxima capacidad individual por equipo y la torta con menor concentración de humedad posible. Esto les permite tener la huella más pequeña y los menores costos de instalación junto con la mayor flexibilidad operativa. Esta flexibilidad en la operación es necesaria a medida que las características del relave filtrado cambian durante la vida útil de la mina. Por estos motivos, los filtros prensa modernos de gran tamaño se están tornando en la decisión de equipo para aplicaciones de desaguado de relaves de gran tonelaje.
A medida que ha aumentado la necesidad de relaves de pilas secas, también a crecido la demanda por equipos de desaguado de mayor tamaño para filtrar los volúmenes potencialmente enormes de las pulpas de relave. Algunas grandes operaciones mineras procesan más de 100 mil toneladas secas de relave de flotación por día. Es ampliamente sostenido que una cantidad menor o mayor de equipos reducen tanto los costos operativos (OPEX), como los costos totales de instalación (CAPEX). Para cumplir con la demanda y permitir a los clientes beneficiarse de menores costos, hemos desarrollado un filtro prensa de 5m x 3m capaz de desaguar 30 mil toneladas de relave por día. El nuevo diseño se muestra en la Figura 10.
Se ha desarrollado un nuevo filtro prensa de alta capacidad, adecuado para el desaguado de altos tonelajes relaves de flotación. Este equipo forma parte del proyecto EcoTails® y cada filtro puede desaguar hasta 30 mil toneladas por día.
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