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Una empresa minera mexicana mejora su funcionamiento con seis decantadores

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Una gran empresa minera de México necesitaba mejorar la recuperación de las aguas de proceso para suministrar agua reciclada a su circuito de flotación, destinado a la separación y extracción de materiales.

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En todo el mundo se explotan yacimientos minerales para obtener los minerales que tanto se necesitan. El crecimiento demográfico, las nuevas tecnologías y el impulso para mejorar nuestro clima están obligando a las minas a suministrar más minerales para impulsar el mundo actual. Los procesos de tratamiento de minerales utilizan el agua como medio para facilitar la mezcla, la lixiviación, el transporte o la transformación de los minerales del yacimiento. A nivel mundial, el agua es uno de nuestros recursos más valiosos, y la industria minera se toma muy en serio la responsabilidad de reutilizarla y devolverla a su estado natural.

Antecedentes
Esta gran empresa minera es líder mundial en la extracción de productos fluorados que desempeñan un papel fundamental a la hora de mejorar la vida cotidiana en una amplia gama de aplicaciones, entre las que se incluyen la construcción, las baterías, los polímeros, los refrigerantes, los dispositivos médicos y los principios activos farmacéuticos, entre otros.

La empresa ofrece soluciones para diversos mercados a través de una amplia gama de aplicaciones de productos: Metspar, Acidspar, ácido fluorhídrico, anhidrita, trifluoruro de aluminio, refrigerantes, propulsores médicos, almacenamiento de energía y propulsores técnicos. Los productos son adecuados para una amplia gama de aplicaciones, entre las que se incluyen el tratamiento médico, la refrigeración comercial, la automoción, la construcción y los servicios públicos.

Como mayor productor mundial de espatoflúor —que representa más del 20 % del suministro global— y responsable de aproximadamente el 10 % del suministro mundial de ácido fluorhídrico, estos productos son utilizados por centros de fabricación en México, el Reino Unido, Estados Unidos y Japón. La estructura «de la mina al mercado» garantiza una cadena de suministro segura para los clientes en una amplia gama de aplicaciones de productos y sectores.

El reto
La explotación minera con sede en México no lograba obtener los resultados de producción requeridos utilizando espesadores e hidrociclones convencionales. La empresa extrae un producto en una ubicación con recursos hídricos muy limitados para su funcionamiento. La forma más inteligente de hacerlo es reciclar el agua. Sin embargo, en ese proceso, habían utilizado una gran superficie de estanques de decantación de agua. A lo largo de unos 25 años, se acumuló en el circuito de agua un gran volumen de material muy fino que se decantaba mal de forma natural.

La empresa minera necesitaba encontrar una solución, en parte porque tenía un gasto enorme (1 millón de dólares al mes) en la compra de agua. Esa agua complementaba el proceso y permitía que la producción continuara, pero con el tiempo empezaron a quedarse sin capacidad de almacenamiento para los volúmenes de agua fuera de especificación y cargada de partículas finas. El producto de valor se procesaba de diversas formas. Las velocidades de sedimentación de los sólidos eran inaceptables y los espesadores por gravedad y los hidrociclones funcionaban de forma irregular. En general, un porcentaje del material —las fracciones más grandes y densas— se sedimentaba a velocidades aceptables, pero las velocidades de sedimentación de la fracción fina permitían que estas partículas finas salieran del sistema aún en suspensión. Con el tiempo, esta situación generó enormes volúmenes de agua que no podían reutilizarse ni verterse. Necesitaban una solución que facilitara la extracción de las partículas de sedimentación rápida y capturara las partículas finas en una sola pasada a un alto rendimiento, algo único y técnicamente orientado, con una sofisticada capacidad de ajuste, pero con una construcción robusta y soluciones avanzadas de protección contra el desgaste para soportar las duras condiciones de la minería.

La solución
La empresa minera se asoció con Flottweg para encontrar la solución. Tanto el equipo de la mina como el de Flottweg tomaron muestras detalladas a lo largo de todo el proceso, que se enviaron a los laboratorios de Flottweg en Alemania para su análisis detallado. Los ingenieros de procesos revisaron las necesidades específicas de la mina, así como los parámetros de la planta y del proceso, y calcularon una serie de resultados esperados en diversas condiciones.

El esfuerzo conjunto entre el equipo de ingeniería de la mina y Flottweg dio como resultado la instalación de una centrífuga decantadora Z92 a tamaño real en las instalaciones de la mina en México. Bajo la supervisión de los técnicos altamente cualificados de Flottweg, tanto in situ como conectados de forma simétrica desde Alemania, la empresa minera logró alcanzar el máximo nivel de eficiencia y productividad. Flottweg suministró una centrífuga de tamaño reducido para recuperar de forma continua y eficiente el valioso agua de proceso y reducir la carga de sólidos arrastrados. Desde entonces, han añadido varias máquinas para ampliar su capacidad de procesamiento de recuperación de agua. Tras un periodo piloto muy satisfactorio, el equipo de prueba de Flottweg (modelo Z92) se convirtió en una instalación permanente en 2019.

Durante la conversión, se desarrollaron planes para dar cabida a una ampliación a gran escala de seis (6) decantadores, lo que facilitó el tratamiento de todo el flujo de residuos de la explotación. Un año más tarde se instalaron y pusieron en servicio dos máquinas adicionales, y al año siguiente se pusieron en funcionamiento otras tres, lo que suma un total de seis decantadores que actualmente funcionan y producen de manera eficaz.

Los objetivos eran tres:

Recuperar la mayor cantidad de agua posible para su reutilización operativa.
Reducir el volumen total de material fino con el agua reutilizada.
Eliminar los sólidos generados por la explotación minera. Esto implica la extracción subterránea de roca que asciende a la superficie y que, a continuación, se tritura hasta convertirla en un material muy fino. Posteriormente, ese material se introduce en un tanque con un material especial a base de taninos que permite que el producto de valor flote. Queda un residuo de otro material triturado, al que se denomina «residuos de extracción».

Cómo funciona la tecnología
Las fuerzas rotacionales que se desarrollan en el decantador aceleran las fuerzas gravitatorias que actúan sobre los fluidos que pasan por el dispositivo. La fuerza aplicada puede acelerar las velocidades de sedimentación cientos o miles de veces en comparación con las condiciones estáticas.
El diseño modular de esta centrífuga decantadora permite ajustarla para optimizar todo tipo de tareas de separación. Las decantadoras Flottweg empleadas para esta aplicación de recuperación de aguas de mina permiten realizar multitud de ajustes que ayudan a afinar los resultados según sea necesario. Entre ellos se incluyen ajustes de la velocidad del tambor en un amplio rango que determina las fuerzas de separación aplicadas, variaciones en la velocidad del sinfín de transporte de sólidos para maximizar el transporte de estos, y vertederos de salida de agua ajustados mecánicamente para definir los niveles internos de fluido dentro de la máquina.

Estas tres características ayudan a adaptar los resultados obtenidos de la operación. Las velocidades del tambor y de la hélice pueden configurarse, mediante un sistema de automatización integrado, para que se ajusten a medida que cambia la alimentación entrante, lo que permite que la maquinaria siga ofreciendo un resultado estandarizado. Otros decantadores especializados pueden equiparse con un impulsor ajustable. Normalmente, el líquido clarificado sale del decantador sin presión hacia la cámara de recogida posterior. Como alternativa, es posible transportar el líquido clarificado mediante un impulsor. El fluido sale en un sistema cerrado como una corriente a baja presión. Esta variante permite realizar ajustes del nivel de líquido en tiempo real, sin necesidad de reajustar las alturas de los aliviaderos, lo que supone una característica de optimización más para afinar el rendimiento de la separación. Una versión mejorada cuenta con un dispositivo electrónico de posicionamiento del impulsor, para colocar el impulsor ajustable.

Resultados
La mina de México abarca más de 1.000 acres y es el mayor yacimiento subterráneo de espatoflúor del mundo. La mayor parte del material procede de grandes yacimientos minerales subterráneos. Desde la instalación de los decantadores, los gastos operativos y de agua se han reducido drásticamente. El uso de los equipos ha reducido los costes en al menos un tercio, y se están desarrollando soluciones adicionales de Flottweg para reducir aún más ese coste.

La empresa minera afirma que las máquinas están funcionando exactamente como se prometió, con resultados cada vez más positivos. Sus objetivos son mejorar continuamente la calidad del agua de retorno y el proceso para recuperar el agua que no cumple las especificaciones de los depósitos de almacenamiento contaminados. La empresa decidió invertir una cantidad significativa de tiempo y recursos para mejorar su gestión del agua. «Flottweg nos ofreció tecnologías que, en un principio, parecían realmente buenas, aunque nos mostrábamos escépticos; sin embargo, demostraron sus resultados y creo que el argumento de venta más importante fue cómo nos ayudaron a alcanzar la optimización tanto en el funcionamiento de la centrífuga como en los procesos relacionados con ella», afirmó un representante de la empresa. «La ventaja de aceptar la oferta de Flottweg de alquilarnos su equipo para que pudiéramos utilizarlo y recibir un servicio técnico que nos mostrara no solo lo fácil que es utilizar el equipo, sino también el efecto dominó que tendría en nuestro sistema, fue la clave del éxito. Así pues, el éxito de este trabajo residió en la parte técnica, pero también, y sobre todo, en la parte del servicio. Un componente clave fue la propuesta de Flottweg de realizar una prueba de funcionamiento del equipo in situ. Creo que eso fue lo más importante. Y el hecho de encontrar una sinergia realmente importante que nos ayudó a obtener resultados que superaron con creces nuestras expectativas».

Autor:

Terry Ostrom es director del sector de la minería y los minerales en Flottweg Separation Technology, Inc. Cuenta con una amplia experiencia en equipos de procesamiento, incluyendo bombas, sistemas de reactivos y centrifugadoras. Esto, junto con su experiencia en ingeniería de procesos mineros, le convierte en la persona idónea para prestar apoyo a este sector.