Benchmarking de Energía

El Benchmarking, o Evaluación Comparativa, es el proceso de comparar algo, en este caso la energía de conminución consumida en un concentrador particular, con un estándar, cuyo propósito es determinar si el circuito de conminución está logrando el mejor desempeño. Si no es así, existe una oportunidad para mejorar este desempeño. Claramente, para que sea posible la evaluación comparativa, debe haber un estándar. Dicha norma existe, a través del llamado "Método Morrell", que fue adoptado formalmente por el 'Global Mining Standards  y el Guidelines Group' en 2008. La metodología consiste en tomar unas muestras en el circuito de conminución en cuestión y obtener mediciones precisas del tamaño de alimentación, el tamaño del producto, tonelaje y consumo de potencia. Al mismo tiempo, se toma una muestra representativa del mineral de alimentación y se somete a las pruebas SMC Test y de Indice de  Bond de molino de bolas. Usando los tamaños de alimentación y producto medidos en planta y los resultados de las pruebas SMC Test y Bond, en las ecuaciones de Morrell se puede predecir cuál debería ser la energía específica del circuito de conminución. Este valor, que se representa como la relación de la potencia consumida dividida por las toneladas procesadas, constituye el valor de referencia para este circuito. Esta relación se denomina "energía específica" y en el sistema métrico se representa en unidades de kWh / tonelada. Se puede encontrar una descripción detallada del método de Morrell, incluidas ecuaciones y ejemplos trabajados, en el documento "Método de Morrell para determinar la energía específica de conminución requerida por un circuito, y evaluar la eficiencia con que utiliza la energía", y que se puede descargar de esta página o del sitio web Global Mining Standards and Guidelines Group’s (GMG Group)

Todos los siguientes circuitos están cubiertos por el Método de referencia de Morrell:

• Molienda AG seguido de molienda de bolas
• Molienda AG con chancado de pebbles seguido de molienda de bolas 
• Molienda SAG seguido de molienda de bolas
• Molienda SAG con chancado de pebbles seguido de molienda de bolas
• Molienda AG de una sola etapa 
• Molienda SAG de una sola etapa 
• Varias etapas de chancado seguido de molienda de bolas 
• Varias etapas de chancado seguido de molienda de barras seguido de molienda de bolas
• Varias etapas de chancado seguido de HPGR seguido de molienda de bolas

El método Morrell, por lo tanto, proporciona el estándar de evaluación comparativa con el cual comparar la energía específica (kWh / tonelada) que el circuito en cuestión está consumiendo realmente. Con el consumo de potencia operacional (kW) y el tonelaje (toneladas / hora) medidos en planta, se calcula la relación de estos dos valores para obtener la energía específica real del circuito. Si este valor real es más alto que el valor estándar del Método Morrell, existe la posibilidad de mejorar la eficiencia energética del circuito. Gráficamente, esto se puede ver en la Figura 1, los datos provienen del proyecto de evaluación comparativa de Barrick Gold 2008. Si los kWh / t reales de los datos del muestreo del circuito de conminución en cuestión se grafican en este gráfico con el estándar del método Morrell asociado y se ubican a la derecha de la línea de referencia, se considera que el desempeño del circuito es menor de lo esperado. Cuanto más lejos esté el punto de datos de la línea de referencia, mayor será la oportunidad de mejorar la eficiencia energética. Se considera que los puntos de datos que caen en la línea de referencia de Morrell funcionan según lo esperado, mientras que si caen a la izquierda de la línea representan la mejor práctica del mundo.

Figura 1: Energía específica real para circuitos de conminución A-K vs Valor estándar de Benchmark del Método Morrell (los circuitos B, E, F, G y H tienen el potencial de mejorar la eficiencia energética)

A modo de ejemplo específico, consideremos un circuito SABC que desea realizar un benchmark para determinar si está operando eficientemente. Se realizó un muestreo en flujos clave durante un periodo de tiempo en el que se registró los promedios de algunos datos en linea. Como guia general para realizar muestreos, en la medida de lo posible, el período seleccionado para la toma de muestras debe ser cuando el circuito de molienda esté operando en condiciones que reflejen un desempeño normal. El circuito también debe estar operando en condiciones de estado estable tanto como sea posible, es decir, con el tonelaje y la potencia de los molinos relativamente estables. El período mínimo de duración de un muestreo debe ser de aproximadamente 1 hora.

Los datos en línea que se registraron fueron los siguientes:

Se verificó que los datos de tonelaje estuvieran en toneladas secas / hora. Las toneladas secas / hora se obtienen de las lecturas de los medidores de peso bruto menos un margen de contenido de humedad. Los datos de potencia también se verificaron para determinar si eran lecturas a la entrada del motor sin procesar o si se ajustaron las cifras para aproximar los valores netos / de potencia en el piñón. En este caso, se descubrió que los datos de tonelaje eran lecturas brutas del medidor de peso y, por lo tanto, se ajustaron a cifras secas utilizando un contenido de humedad del 3%. Por lo tanto, el tonelaje se estimó en 1,636 toneladas secas / hora. Los datos de potencia se confirmaron como medidos en la entrada al motor. El método Morrell para molinos se basa en predecir la energía específica en el eje del piñón. Para ajustar el consumo de energía medido en la entrada del motor a la potencia en el piñón, se realizó una corrección de 6.5%. En el caso de los chancadores, el Método Morrell se relaciona con la potencia de entrada del motor menos la potencia sin carga (potencia neta). Por lo tanto, los datos originales del muestreo después de las correcciones son:

Entonces, la energía específica total de molienda, y la energía específica del chancador de pebbles son las siguientes:

De las muestras tomadas en la alimentación  del molino SAG y en el rebose del ciclón del molino de bolas, los tamaños fueron:

Se tomaron varias muestras de la correa de alimentación del molino SAG y se sometieron a pruebas SMC y Bond ball mill work index . Tenga en cuenta que las pruebas de Bond se realizaron utilizando una malla de 150 micrones, de modo que el tamaño del producto final de las pruebas sea similar a los 106 micrones medidos durante el muestreo. Los resultados de estas pruebas se promedian y se obtienen los siguientes resultados:

Usando el enfoque de Energía Específica de Conminución en este sitio web o siguiendo el procedimiento detallado del documento del Grupo GMG "Método de Morrell para determinar la energía específica de conminución requerida por un circuito, y evaluar la eficiencia con que utiliza la energía"” que se puede descargar desde esta página, los datos anteriores entregan los siguientes valores:

El análisis indica que el circuito SABC es menos eficiente en energía de lo esperado (ver Figura 2) y en este caso, se puede obtener un ahorro potencial de energía de aproximadamente 3.65 kWh / t (aproximadamente el 20%).

Figura 2: Análisis comparativo de la energía específica real frente al método Morrell

Puede encontrar más información sobre cómo se ha utilizado esta técnica para fines de evaluación comparativa y, posteriormente, para mejorar la eficiencia energética en el documento de Barrick Gold Corporation "Mejorando la eficiencia en el consumo de energía en los circuitos de molienda Barrick" (“Improving Energy Efficiency in Barrick Grinding Circuits”) que está disponible para descargar en el sitio web de SMC Testing. El trabajo descrito en este documento recibió la prestigiosa medalla CEEC en 2012 (https://www.ceecthefuture.org/news/2012-winner ).