Introducción
⌅La planta de producción de sulfuros mixtos de níquel y cobalto de la Empresa Moa Nickel, opera en un nuevo escenario tecnológico, donde los minerales de los yacimientos que procesa (Moa Oriental, Camarioca Norte y otros yacimientos) se diferencian de aquellos para los cuales fue diseñada la instalación, con alto impacto en diversas etapas del proceso tecnológico.
El CIPIMM ha desarrollado una tecnología que permite la obtención directa de pulpas de elevado contenido de sólidos y baja viscosidad. Por acuerdo con la Empresa Moa Nickel, se realiza una investigación a escala piloto para la evaluación de los minerales de Camarioca Norte por la tecnología de preparación directa de pulpa con alto % sólido.
La tecnología de preparación directa de pulpas minerales de alto % de sólidos, fue probada con éxitos en minerales oxidados de níquel de yacimientos con problemas similares a los que se presentan hoy en la Planta de Moa Nickel, entre los que podemos mencionar los minerales del yacimiento San Felipe, de Murrin Murrin (Australia) y los minerales de la propia región de Moa (Camarioca Norte y Sur, Moa Oriental, Zona A, etc.).
La tecnología desarrollada emplea aditivos que favorecen el proceso de desagregación (separación de la limonita del rechazo) y cambian drásticamente las propiedades reológicas de las pulpas obtenidas, bajando significativamente su viscosidad, en comparación con el proceso de sedimentación convencional.
Materiales y Métodos
⌅Preparación de la muestra
⌅La muestra enviada, de aproximadamente 3 t de peso húmedo de Camarioca Norte (área 15), embalada en tres Big Bag. La humedad de la muestra fue de un 36.0 %.
Para la extracción de las muestras a utilizar en las pruebas se empleó un tubo de toma muestra de 1.016 m de largo y 0.059 m de diámetro. En la figura No. 1 se muestra el aditamento empleado para la toma de muestras.
Se extrajeron 30 kg de mineral por Big Bag, la preparación de esta muestra para la caracterización química, mineralógica y para la realización de las pruebas laboratorio se describe a continuación:
Los 30 kg de mineral extraído del Big Bag 1 se tamizaron por un tamiz de 25 mm. La fracción +25 mm se desmenuzó con la mano, pasando todo el mineral por el tamiz. La muestra - 25 mm húmeda se homogenizó por el método del cono dándole solo tres pases. Esa muestra se dividió en 6 conos de 5 kg, de ellos se unieron 3 (para las pruebas de laboratorio), los tres restantes se guardaron por separado, uno para realizar la caracterización química de la muestra por Big Bag y dos para mezclar con los dos que se obtengan de los otros Big Bags. Las muestras mezcladas (1-1-1) se homogenizó y cuarteó hasta obtener seis muestras de 5 kg, dos de ellas para caracterización química y análisis granulométrico y el resto para las pruebas de laboratorio. En total se obtuvieron cuatro muestras: Muestra Big Bag 1, Big Bag 2, Big Bag 3 y Big Bag 1-2-3, esta mezcla con el objetivo de comprobar la homogeneidad de la muestra. Las muestras se envasaron enseguida en sobres de nylon y se cerraron herméticamente para conservar la humedad. En la figura No. 2 se expone el esquema de preparación de muestra para análisis.
Caracterización química
⌅La caracterización química del mineral se realizó según los procedimientos establecidos en la UEB Caracterización de Materiales del CIPIMM y que se recogen en el Manual de Procedimientos de su Sistema de Calidad, y que en este caso son los procedimientos DCM-PT-09-001, DCM-PT-09-002 y DCM-PT-07-001.
Análisis mineralógico
⌅Se determinó la composición sustancial de una muestra de mineral niquelífero de Camarioca Norte, mediante el empleo de microscopía óptica, DRX y SEM. El estudio mineralógico se realizó a la muestra homogénea molina (-1mm), a la que se le realizó el análisis granulométrico por vía húmeda utilizando 5 tamices desde +1.0 mm hasta +0.074 mm.
Pruebas de preparación de pulpa
⌅El tambor es cargado con la cantidad de agua requerida para obtener el % de sólido deseado, a continuación, se adicionaba el aditivo y seguidamente el mineral era triturado bajo 25 mm. Terminado el ensayo, se extrae la pulpa producto, clasificándola bajo 1 mm. A la pulpa producto se le determinó el % de sólidos por secado y la viscosidad. A la fracción +1mm se le realizó un tamizado por vía húmeda. En la figura 3, se muestra el esquema de preparación de pulpa.
Equipos utilizados a nivel de laboratorio
⌅- Sistema motriz de rodillos de velocidad variable y opcional con sistema de calentamiento Figura (4).
- Tambor rotatorio. Características: Largo - 230 mm; Diámetro - 210 mm. En dependencia de los aditamentos que se emplee, puede funcionar como molino de bolas, de barras o tambor desagregador.
- Equipo ROT TAP para la clasificación mediante tamices.
Resultados y Discusión
⌅Caracterización Química
⌅Los resultados de la caracterización química de la muestra de Camarioca Norte fueron los siguientes:
| Muestras | Composición Química (%) | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ni | Co | Fe | Mg | Al | Cu | Zn | Mn | Cr | SiO2 | Humedad % | |
| Big Bag 1 | 0.99 | 0.088 | 39.38 | 2.22 | 5.52 | ||||||
| Big Bag 2 | 0.98 | 0.103 | 40.53 | 1.89 | 5.38 | ||||||
| Big Bag 3 | 0.96 | 0.086 | 38.61 | 2.24 | 5.70 | ||||||
| Big Bag1-2-3 (Mezcla 1-1-1) | 0.97 | 0.095 | 39.70 | 2.10 | 5.84 | 0.022 | 0.64 | 0.54 | 1.64 | 4.09 | 36.0 |
La Tabla 1 muestra los resultados de las muestras individuales extraídas de cada Big Bag, así como de la muestra de la mezcla de todos los Big Bags en proporción 1-1-1, apreciándose una similitud en los resultados de los elementos químicos que se evaluaron, y por consiguiente, se puede afirmar que existe cierta homogeneidad en la muestra bajo estudio. La humedad de la muestra se mantuvo en el orden de 36%.
Caracterización mineralógica
⌅La muestra del Sector Camarioca Norte tiene en su composición un predominio de los óxidos e hidróxidos de Fe, fundamentalmente en las fases Limonita-Goethita, esta mezcla depende del porciento de material arcilloso (Montmorillonita, clorita, talco) con agua que se encuentra en la misma. También observamos hematita y otros óxidos con características amorfas. Se comprobó además la presencia de serpentina, alumo-silicatos y silicatos como, micas (moscovita), cuarzo, pirolusita, asimismo se identificó la presencia de piroxeno, mineral primario de la fase serpentina.
Pruebas de laboratorio
⌅Las pruebas de preparación de pulpas y de sedimentación a escala de laboratorio se ejecutaron empleando los procedimientos del CIPIMM para estos tipos de trabajo y han sido empleados con éxito en investigaciones anteriores con minerales de los yacimientos de la región de Moa (Camarioca Norte y Sur, Moa Oriental y otros) y del yacimiento “San Felipe”.
Los resultados de la sedimentación a escala de laboratorio con una pulpa preparada entre 20-25 % de sólido se reportan en la Figura No. 5.
La pulpa se preparó a las siguientes condiciones:
- Tiempo de desagregación: 15 min.
- Cantidad de elementos de desagregación: 1
- Peso de mineral húmedo: 1 kg.
- % de humedad: 36 %.
En la Figura 5 se aprecia que en las pruebas de sedimentación se alcanzan % de sólidos finales entre 38 y 40 % en un tiempo de 30 horas. O sea, valores de % de sólido similares a los alcanzados en la planta actualmente.
En el laboratorio se realizaron los ensayos con el uso de aditivo con el objetivo de corroborar los resultados alcanzados en investigaciones anteriores.
Las condiciones de la prueba estándar utilizada fueron:
- Tambor de desagregación - 12 cm de diámetro.
- Tiempo de desagregación - 15, 20 y 25 min.
- Cantidad de elementos de desagregación - 1
- Peso de mineral húmedo - 1 kg.
Los resultados de las pruebas de preparación directa de pulpa empleando el aditivo A se exponen en la Tabla 3.
Los resultados de la Tabla 3,
en las condiciones estudiadas, reportaron un aumento del % de sólido
hasta un 47% con una viscosidad entre 45 a 155 Pa en función del tiempo
de desagregación, similares a ensayos anteriores reportados en otros
trabajos (Castellanos et al., 2005Castellanos,
J., Montejo, E., Pérez, M. & otros. 2005. Preparación Directa de
Pulpas de Altos % de Sólidos con Tecnología CIPIMM 2. Planta Semi
Industrial. Reporte Técnico, La Habana: Centro de Investigaciojes para
la Industria Minero Metalurgica.
), (Montejo et al., 2004aMontejo,
E., Pérez, M. & otros. 2004. Preparación de Pulpas de Mineral
Laterítico de Moa en Planta Piloto. La Habana: Centro de Investigaciojes
para la Industria Minero Metalurgica.
Montejo et al.,2007bMontejo,
E, Pérez, M. & Sánchez D. 2007. Prueba en Planta piloto de
preparación directas de pulpas de alto % de solidos con minerales de
Camarioca Norte y Sur. La Habana: Centro de Investigaciojes para la
Industria Minero Metalurgica.
). Posteriormente se realizaron pruebas para estudiar el efecto de otros aditivos. Los resultados se muestran en la Tabla 4.
Los resultados alcanzados en las pruebas de laboratorio de preparación de pulpa con alto % de sólido utilizando diferentes aditivos (A, B y D), fueron similares a los resultados de las pruebas a escala semi industrial. Como se observa en la Tabla No.4, independientemente del tipo de aditivo se produce una pulpa con alto % de sólido (45,7 a 47,6 % de sólido) con una viscosidad típica de 0 - 180 Pa, a escala de laboratorio.
Es importante resaltar que la recuperación de la limonita en la pulpa producto (como promedio) fue de 97,3 % y el incremento del Ni en la pulpa fue 1.03 veces.
| Prueba No | ADITIV0 | Tiempo Desegre-gación (min) | ALIMENTACIÓN | PULPA PRODUCTO - 1.0 mm | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Peso (Base seca) (g ) | CONTENIDO (%) | REND | % S | B.Y.S. | CONTENIDO (%) | RECUPERACIÓN (%) | ||||||
| Ni | Co | (%) | (Pa) | Ni | Co | Ni | Co | |||||
| 1 | A(1,5) | 15 | 640 | 0,98 | 0,095 | 95,83 | 44,8 | 45 | 1,00 | 0,095 | 97,8 | 95,8 |
| 2 | A(1,5) | 20 | 640 | 0,98 | 0,095 | 95,02 | 46,7 | 105 | 1,01 | 0,096 | 97,9 | 96,0 |
| 3 | A(1,5) | 25 | 640 | 0,98 | 0,095 | 94,26 | 47 | 155 | 1,02 | 0,096 | 98,1 | 94,8 |
| RECHAZO + 1.0 mm | ||||
|---|---|---|---|---|
| REND (%) | CONTENIDO (%) | RECUPERACIÓN (%) | ||
| Ni | Co | Ni | Co | |
| 4,17 | 0,48 | 0,094 | 2,06 | 4,13 |
| 4,98 | 0,40 | 0,076 | 2,03 | 3,98 |
| 5,74 | 0,32 | 0,087 | 1,87 | 5,26 |
| Prueba No | ADITIVO | DOSIF | ALIMENTACIÓN | PULPA PRODUCTO - 1.0 mm | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ADIT. | Peso (Base seca) (g ) | HUM. (%) | CONTENIDO (%) | REND (%) | % S | B.Y.S. (Pa) | CONTENIDO (%) | RECUPERACIÓN (%) | ||||||||
| (kg/t | Ni | Co | Mg | Ni | Co | Mg | Ni | Co | Mg | |||||||
| (Masa seca) | ||||||||||||||||
| 1 | A | 1,5 | 640 | 36 | 0,98 | 0,095 | 2,1 | 95,82 | 45,7 | 50 | 1,00 | 0,095 | 1,87 | 97,8 | 95,8 | 85,3 |
| 2 | B | 2,7 | 640 | 36 | 0,98 | 0,095 | 2,1 | 94,52 | 47,3 | 170 | 1,01 | 0,096 | 1,86 | 97,4 | 95,5 | 83,7 |
| 3 | D | 2 | 640 | 36 | 0,98 | 0,095 | 2,1 | 94,26 | 47,5 | 180 | 1,02 | 0,096 | 1,89 | 98,1 | 94,8 | 84,8 |
| 4 | D | 2 | 640 | 36 | 0,98 | 0,095 | 2,1 | 95,30 | 47,6 | 160 | 1,01 | 0,095 | 1,89 | 98,2 | 95,5 | 85,8 |
| RECHAZO + 1.0 mm | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| REND | CONTENIDO (%) | RECUPERACIÓN (%) | LIMONITA (Fr. -1.00mm). | ||||||
| (%) | Ni | Co | Mg | Ni | Co | Mg | Pérdidas (%) | *PERDIDA Ni (%) | PERDIDAS Co (%) |
| 4,18 | 0,52 | 0,093 | 7,39 | 2,22 | 4,09 | 14,71 | 1,78 | 1,03 | 0,42 |
| 5,48 | 0,46 | 0,078 | 6,22 | 2,57 | 4,50 | 16,23 | 3,93 | 1,41 | 0,68 |
| 5,74 | 0,33 | 0,087 | 5,59 | 1,93 | 5,26 | 15,29 | 2,23 | 1,62 | 0,29 |
| 4,70 | 0,36 | 0,092 | 6,35 | 1,73 | 4,55 | 14,21 | 2,01 | 1,18 | 0,31 |
*Pérdida
de limonita con el rechazo: % del mineral (limonita+ rechazo) que entra
a la Planta. Leyenda: HUM. - Humedad. B.Y.S. - Bingham Yield Stress.
REND. - Rendimiento en peso seco del sólido en cada producto.
Conclusiones
⌅- Los ensayos de laboratorio de sedimentación convencional de la pulpa de los minerales de Camarioca Norte reportaron, como se esperaba, un 38- 40 % de sólidos.
- Los ensayos a escala de laboratorio se logran obtener pulpas con 44 -48 % de sólidos, con una viscosidad típica de 60 - 180Pa, a escala de laboratorio.
- Es importante resaltar que la recuperación de la limonita en la pulpa producto (como promedio) fue de 97,3 % y el incremento del Ni en la pulpa fue 1.03 veces.