Molinos y Circuitos de Remolienda: Guía de Molienda por Etapas

Aspectos clave

• Un molino de remolienda reduce el tamaño del concentrado rougher o de la alimentación a limpieza por debajo del tamaño de la molienda primaria, de modo que la molienda fina se aplica únicamente a la corriente que contiene el valor.
• Moler más fino con medios de acero puede perjudicar la recuperación. En Mount Isa, la incorporación de 6 MW de molinos de bolas y de torre aumentó la liberación de esfalerita un 18 %, pero la recuperación de zinc solo un 7 %.
• La remolienda con medios inertes invirtió esta tendencia. Al instalar 4 MW de IsaMill en el circuito de zinc de Mount Isa, la liberación aumentó un 4 %, mientras que la recuperación de zinc aumentó un 10 %.
• En una comparación publicada, un IsaMill™ necesitó 17 kWh/t frente a los 24 kWh/t de un molino de bolas de remolienda para alcanzar el mismo P80 de 32 micras.

La remolienda es una etapa decisiva para la recuperación final de muchos concentradores. La molienda es una de las etapas que más energía requieren en el procesamiento de minerales y, según el mineral y el diseño del circuito, puede representar hasta el 50 % de los costos totales de procesamiento de una planta. Sin embargo, muchos minerales valiosos no quedan totalmente liberados durante la molienda primaria. Llegan al concentrado rougher como partículas mixtas que necesitan una molienda adicional para separar los minerales valiosos de la ganga y mejorar tanto la ley del concentrado como la recuperación global.

Un circuito de remolienda bien diseñado hace más que reducir el tamaño de las partículas. Permite mantener una molienda primaria más gruesa, aplicar energía solo al menor tonelaje que la necesita y producir superficies minerales limpias con buenas propiedades de flotación. Un circuito mal diseñado aumenta las cargas circulantes, perjudica la química de flotación y consume energía sin una mejora equivalente de la recuperación. Este artículo presenta los principios de diseño de circuitos de molienda desarrollados por Glencore Technology en Mount Isa, cómo la molienda agitada con medios inertes transformó la remolienda y cómo este enfoque se aplica ahora a operaciones de molienda más gruesa.

¿Qué es un molino de remolienda y por qué es importante la remolienda?

Un molino de remolienda reduce una corriente intermedia de flotación, normalmente el concentrado rougher o la alimentación a limpieza, a un tamaño más fino que el de la molienda primaria para liberar y recuperar las partículas mixtas. La remolienda permite aplicar una regla sencilla en el concentrador: no moler más de lo necesario. Como la molienda es costosa, cada etapa debe liberar solo lo necesario y recuperar el mineral en cuanto se haya liberado.

En la práctica, esto significa realizar una molienda más gruesa antes de la flotación rougher y después remoler el menor tonelaje del concentrado rougher. Esta molienda por etapas reduce considerablemente el consumo total de energía. El concentrador de plomo y zinc de Mount Isa demuestra este enfoque a escala industrial.

Fuente: Pease et al., «Transforming Flowsheet Design with Inert Grinding: the IsaMill™» (Glencore Technology), figura 8.

¿Por qué importa el ambiente de molienda durante la remolienda?

El ambiente de molienda es importante porque los medios de acero contaminan las superficies minerales y, en un circuito de remolienda, esa contaminación afecta a la corriente más cercana al concentrado final. Los medios de acero forman recubrimientos de hidróxido de hierro sobre las superficies minerales. Este efecto es mayor en los molinos secundarios y de remolienda, donde se generan más finos y el consumo de acero es superior. La remolienda por etapas resulta mucho menos atractiva con medios de acero porque estos perjudican la química de flotación.

Los datos de Mount Isa publicados por Glencore Technology muestran claramente la diferencia.

Fuente: Pease et al., «Transforming Flowsheet Design with Inert Grinding: the IsaMill™» (Glencore Technology).

Con medios de acero, parte de la mejora en la liberación se perdió debido al deterioro de la química superficial. Con medios inertes, la recuperación aumentó más que la liberación, porque las superficies limpias permitieron rechazar la esfalerita fina ya liberada que antes terminaba erróneamente en el concentrado de plomo y favorecieron la flotación de las partículas finas.

El mismo efecto se ha observado en otras operaciones. En el concentrador de cobre y oro Prominent Hill, que inició su producción en 2009, un IsaMill™ M10000 de 3 MW con medios cerámicos de 3,5 mm remuele el concentrado rougher hasta un P80 de 20 a 25 micras para liberar minerales de ganga que contienen flúor. El ambiente de molienda inerte evitó la contaminación de las superficies minerales y permitió un rendimiento óptimo de flotación desde el primer día de operación. Encontrará más información en la página sobre mejora de la recuperación por flotación.

¿Cuáles son los principios de diseño de un circuito de remolienda?

Los principios de diseño consisten en flotar los minerales dentro de distribuciones granulométricas estrechas, minimizar las cargas circulantes e instalar la remolienda exactamente donde se necesita la liberación. Estos principios proceden de los trabajos publicados por Glencore Technology sobre circuitos de flotación.

Flotar minerales en distribuciones granulométricas estrechas. Esto no significa separar arenas y lamas. Significa diseñar el circuito según las necesidades de los distintos minerales en cada etapa: recuperar los minerales a medida que se liberan, remoler las partículas mixtas restantes y recuperarlas en una etapa de flotación específica. La distribución granulométrica estrecha del producto de IsaMill™ facilita este enfoque.

Minimizar las cargas circulantes y utilizar circuitos abiertos cuando sea posible. Si un mineral no se recupera en las primeras etapas, necesita una mayor liberación o una mejor química superficial; ambas pueden conseguirse mediante remolienda con medios inertes. Las partículas finas no deben devolverse al inicio del circuito para mezclarse con alimentación gruesa fresca. Flotan muy bien cuando se ajustan las condiciones para ellas en una zona de flotación específica.

Instalar la remolienda donde sea necesaria. IsaMill™ ocupa poco espacio, por lo que puede instalarse en varios puntos del circuito de flotación. Tiene aproximadamente un tercio de la altura y el peso de molinos comparables y requiere cantidades mínimas de hormigón y acero, lo que permite incorporar varios puntos de remolienda en plantas existentes.

La configuración en circuito abierto es posible porque IsaMill™ utiliza un separador interno de producto en lugar de cribas o ciclones en circuito cerrado. La pulpa atraviesa una serie de cámaras de molienda entre los discos antes de salir, evitando el paso directo de partículas sin moler y manteniendo una distribución granulométrica estrecha sin un circuito de clasificación. Glencore Technology también ha publicado estudios de diseño sobre la incorporación de IsaMill™ al diagrama de flujo de Jameson Concentrator.

¿Cuánta energía puede ahorrar un molino de remolienda agitado?

En un estudio publicado sobre la sustitución de un molino de bolas, un molino agitado de remolienda consumió alrededor de un 29 % menos de energía para la misma tarea. El molino de bolas de remolienda necesitó 24 kWh/t para alcanzar un P80 de 32 micras a partir de un F80 de 100 micras. IsaMill™ necesitó 17 kWh/t, sin incluir la bomba de alimentación a los ciclones del molino de bolas.

Los beneficios van más allá del molino. El proyecto George Fisher de Mount Isa añadió 6 MW de potencia de molienda IsaMill™, pero el costo operativo por tonelada de alimentación no aumentó. Disminuyó el consumo de reactivos, las cargas circulantes entre rougher y limpieza se redujeron del 200–300 % a menos del 50 % y prácticamente se eliminaron los derrames. Con cargas circulantes menores se necesitó menos capacidad de flotación y Mount Isa pudo dejar fuera de servicio parte de su capacidad de limpieza de zinc tras instalar los IsaMill.

¿Cómo se seleccionan los medios de molienda para un molino de remolienda?

Los medios de molienda se seleccionan para que sean suficientemente grandes como para romper las partículas de mayor tamaño de la alimentación, pero no más grandes de lo necesario para moler eficientemente los finos. La intensidad del esfuerzo en cada evento de molienda es proporcional al cubo del diámetro del medio; por tanto, con el mismo tipo de medio y la misma velocidad del molino, duplicar su tamaño multiplica por ocho la intensidad del esfuerzo. Los medios demasiado pequeños permiten la acumulación de partículas gruesas en el molino. Los demasiado grandes desperdician energía en los finos y aceleran el desgaste. Glencore Technology utiliza una relación de reducción de ocho por cada tipo de medio para mantener una fragmentación eficiente.

Cuando se requiere una reducción mayor, se utiliza molienda en serie. Para una alimentación con F80 de 400 micras y un P80 objetivo de 14 micras, equivalente a una relación de reducción de 28, la primera etapa utiliza medios de 6 mm para reducir el tamaño máximo y la segunda utiliza medios de 2 mm para completar la molienda fina de mayor demanda energética. Así se mantiene la eficiencia de cada etapa y se evita la acumulación de partículas gruesas.

¿Pueden los molinos agitados realizar molienda más gruesa?

Sí. Los molinos agitados ahora pueden trabajar con alimentaciones más gruesas gracias a medios cerámicos de mayor tamaño, que han ampliado su aplicación más allá de la remolienda fina. Actualmente existen más de 50 instalaciones IsaMill™ que operan con un F80 superior a 100 micras y una potencia instalada conjunta de 129,4 MW. Entre las alimentaciones más gruesas se encuentran la remolienda de magnetita en Ernest Henry, Australia (F80 de 350 a 400 micras), y la remolienda de cobre en Las Bambas, Sudamérica, y Bozshakol, Kazajistán (ambas con F80 de aproximadamente 300 micras).

En McArthur River Mine se instalaron dos IsaMill M10,000 de 3 MW en circuito abierto para moler el material pasante de las cribas del molino SAG hasta 45 micras antes de la flotación. Esto demostró que IsaMill™ ya no era solo un molino de remolienda, sino una alternativa viable para la molienda gruesa convencional. A escala de circuito, las pruebas piloto de un diagrama de flujo HPGR e IsaMill™ mostraron reducciones del consumo específico de energía del 9,2 % y 16,7 % frente a los circuitos HPGR/molino de bolas y trituradora de cono/molino de bolas, respectivamente.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre un molino de remolienda y un molino de molienda primaria?

Un molino primario procesa todo el tonelaje de mineral hasta el tamaño necesario para la flotación rougher. Un molino de remolienda procesa una corriente mucho más pequeña, normalmente concentrado rougher o alimentación a limpieza, y la muele más finamente para liberar partículas mixtas. Como solo se remuele una pequeña parte del tonelaje, la molienda por etapas reduce el consumo total de energía frente a moler finamente toda la alimentación.

¿Por qué es tan alto el consumo energético de los molinos en operaciones de remolienda?

Los molinos de bolas rotatorios pierden eficiencia a medida que disminuye el tamaño objetivo, porque los medios más pequeños transmiten menos energía en cada contacto. En una comparación publicada, un molino de bolas de remolienda necesitó 24 kWh/t para alcanzar un P80 de 32 micras, mientras que IsaMill™ necesitó 17 kWh/t. Remoler únicamente el concentrado rougher, y no todo el tonelaje de mineral, también reduce el consumo total.

¿Cómo afectan los medios de molienda de acero a la flotación?

Los medios de acero forman recubrimientos de hidróxido de hierro sobre las superficies de los minerales sulfurados y reducen la selectividad de flotación, especialmente en partículas finas. En Mount Isa, la incorporación de 6 MW de molinos de bolas y de torre aumentó la liberación de esfalerita un 18 %, pero la recuperación de zinc solo un 7 %. Tras la remolienda con medios inertes en IsaMill™, las mejoras de recuperación superaron a las de liberación.

¿Qué es la molienda por etapas en el procesamiento de minerales?

Consiste en moler el mineral solo hasta la finura necesaria en cada etapa. Se realiza una molienda más gruesa antes de la flotación rougher, se rechaza la ganga y se remuele la corriente más pequeña de concentrado rougher para liberar los minerales valiosos restantes. Reduce el consumo total de energía y permite que cada etapa de flotación trate una distribución granulométrica más estrecha.

¿Cómo se dimensiona un molino de remolienda?

Los molinos agitados de remolienda se dimensionan mediante una curva de firma energética («signature plot»), que relaciona la energía específica con el tamaño del producto a partir de una muestra representativa. En IsaMill™, estas curvas permiten escalar directamente del laboratorio a tamaño industrial en proporción 1:1. El tamaño de los medios se selecciona según las granulometrías de alimentación y producto. La calculadora IsaMill™ ofrece una estimación rápida de lo que es posible.

Diseño de su próximo circuito de remolienda

En la remolienda se decide una gran parte de la recuperación de un concentrador. La experiencia de Mount Isa y de las operaciones posteriores señala una serie de decisiones de diseño coherentes.

Muela solo hasta la finura que necesita cada etapa y recupere los minerales tan pronto como se liberen. Aplique molienda fina a las corrientes pequeñas que contienen el valor, no a todo el tonelaje de mineral. Utilice medios inertes para que la molienda más fina mejore la química de flotación en lugar de perjudicarla. Diseñe distribuciones granulométricas estrechas y cargas circulantes bajas y utilice circuitos abiertos cuando sea posible. Ajuste el tamaño de los medios al tamaño máximo de alimentación y al producto objetivo, y utilice molienda en serie cuando la relación de reducción sea elevada.

En conjunto, estos principios permiten una molienda primaria más gruesa, reducen la energía total de molienda y mejoran tanto la recuperación como la ley del concentrado. También se aplican a operaciones de molienda más gruesa, en las que los molinos agitados ya trabajan con tamaños de alimentación antes reservados a los molinos de bolas.

Cada yacimiento es diferente y el circuito de remolienda debe diseñarse a partir de pruebas con muestras representativas. Si está evaluando un circuito existente, planificando la modernización de una planta en operación o diseñando un circuito nuevo, contacte con nuestro equipo para analizar las pruebas de firma energética, la selección de medios y la configuración del circuito. Encontrará casos prácticos de operación en la biblioteca de artículos técnicos de IsaMill™.

Referencias técnicas

• Pease, J.D., Curry, D.C., Barns, K.E., Young, M.F. and Rule, C. Transforming Flowsheet Design with Inert Grinding: the IsaMill™. Glencore Technology technical paper.
• Gurnett, I., Martin, S. and Stieper, G. Coarse Grinding on an IsaMill™? Glencore Technology.
• Ellis, S. Ultra Fine Grinding: A Practical Alternative to Oxidative Treatment of Refractory Gold Ores. Kalgoorlie Consolidated Gold Mines.
• Glencore Technology. IsaMill™ 2020 Compendium of Technical Papers.