Eficiencia en el Uso de la Energía

Cuando un circuito de conminución entra en operación, generalmente hay dos fases en la optimización de la eficiencia con que se utiliza la energía. La primera fase implica determinar si el circuito está utilizando más energía de la necesaria para la conminución, para una determinada reducción de tamaño. Si este es el caso, entonces existe la oportunidad de reducir el consumo de energía y, por lo tanto, ahorrar dinero al mismo tiempo que se reducen las emisiones de gases de efecto invernadero. Alternativamente, la energía ahorrada se puede usar para aumentar la producción, aumentando así los ingresos sin costo adicional de energía. La pregunta es: "¿cómo puedo determinar si un circuito en particular está usando más energía de la necesaria?". La respuesta a esta pregunta se puede encontrar siguiendo el llamado "Método Morrell" en el "Método Morrell para determinar la energía específica requerida por un circuito de conminución, y evaluar la eficiencia con que utilizan la energía" (“Morrell method for determining comminution circuit specific energy and assessing energy utilization efficiency of existing circuits”), que se puede descargar de esta página. La metodología implica examinar el circuito en cuestión y obtener mediciones precisas del tamaño de alimentación, el tamaño del producto, el tonelaje de precesamiento y el consumo de potencia. Al mismo tiempo, se toma una muestra representativa del mineral de alimentación y se somete a las pruebas SMC Test e indice de Bond para molino de bolas. Usando los tamaños medidos de alimento y producto, los resultados de la prueba SMC y las pruebas de Bond, en las ecuaciones de Morrell se podrá predecir cuál debería ser la energía específica total (kWh / t) del circuito de conminución. Este valor constituye el valor de referencia para este circuito. Durante el desarrollo de las ecuaciones de Morrell, este mismo ejercicio se realizó en 120 circuitos diferentes que se considera operaban razonablemente bien. El resultado fue el gráfico que se muestra en la Figura 1, que es la curva de benchmarking, o evaluación comparativa, del método de Morrell. Si la energía específica medida es más alta que el valor de la ecuación de Morrell, es decir, si esta cae a la derecha de la curva, entonces existe la posibilidad de que el circuito esté operando con una eficiencia menor a la esperada. Por lo tanto, existe una oportunidad para mejorar la eficiencia en el uso de la energía. Barrick Gold utilizó esta metodología durante el período 2008-2009 en todas sus operaciones para identificar dónde existía el potencial para mejorar la eficiencia energética. La Figura 2 muestra los resultados que obtuvieron al comparar inicialmente la eficiencia energética de los circuitos de conminución en varias de sus operaciones, utilizando el método Morrell. Barrick pasó a lograr importantes aumentos de eficiencia energética y productividad en las operaciones B, E y H (Buckingham et al 20111). Este trabajo recibió la prestigiosa medalla CEEC en 2012.

Antes de que se puedan lograr los ahorros, debe llevarse a cabo la segunda fase, en la cual se debe identificar las fuentes de ineficiencia y corregirlas. Esta fase generalmente implica estudiar cómo opera cada equipo dentro del circuito y si hay margen para operarlas de una mejor manera. Por ejemplo, puede ser que los ciclones en el circuito de clasificación se estén operando de manera tal que grandes cantidades de producto final estén regresando al molino. Si es así, estos finos reciben energía extra innecesaria en el molino, al tiempo que limitan la capacidad de tratamiento. A menudo, los ajustes en la geometría del ciclón, la presión de operación y la adición de agua en la alimentación pueden corregir este comportamiento, lo que genera ganancias en la eficiencia energética del circuito de molienda de bolas. Otro ejemplo puede ser que las bolas en el molino de bolas son demasiado grandes para la molienda final que se está buscando. Al utilizar bolas más pequeñas se aumenta la superficie de contacto entre bolas y con esto, dentro de ciertos límites, se puede moler más partículas con la misma cantidad de energía. Una vez más se pueden obtener ganancias en la eficiencia energética del circuito de molienda de bolas. Estas oportunidades solo se pueden descubrir a través de un estudio detallado de cada equipo del circuito por parte de profesionales experimentados en conminución. Una vez que se han identificado las posibles mejoras operativas, se pueden correr simulaciones y determinar la magnitud de las posibles ganancias en eficiencia energética que resulta de ellas. Una vez hecho esto, se puede implementar en la planta los cambios que se han simulado y que tengan el mayor potencial de optimización. Dichas simulaciones necesitan modelos con la capacidad probada de reflejar lo que probablemente sucederá en la práctica cuando se realicen estos cambios en el circuito. JKSimMet es el mejor simulador de conminución a este respecto y debería ser el simulador de elección en este tipo de estudios. La prueba SMC proporciona todos los parámetros de dureza que requieren los modelos de conminución en JKSimMet. Esta es una de varias otras características únicas de la Prueba SMC, cuyos resultados incluyen mediciones de energía específica requerida, bastante útiles en el análisis, asi como parámetros a utilizar en simulación.

Figura 1 - Energía específica de circuito de conminución observada vs calculada (predicción) usando ecuaciones de Morrell

Figura 2 - Benchamarking, o Evaluación Comparativa, inicial de las operaciones de Barrick utilizando el método Morrell (tomado de la presentación de Barrick "Modelamiento de circuitos de molienda, Ejercicio de evaluación comparativa global de Barrick", Reunión anual de CMP, Ottawa, Canadá, 2009.) 

Hasta ahora la discusión se ha centrado en los circuitos de conminución que ya están en funcionamiento, y el potencial en estas operaciones para ahorrar energía al mejorar los métodos operativos. Sin embargo, la eficiencia energética de los circuitos de conminución también varía según el diseño del 'flowsheet' o diagrama de flujo del circuito. Por ejemplo, se sabe que un circuito chancado-HPGR-molino de bolas demandará menor energía de conminución que, por ejemplo, un circuito chancado-SAG-molino de bolas (Morrell, 2008 ²). En la etapa de diseño, por lo tanto, existe la oportunidad de seleccionar el circuito con mayor eficiencia energética de acuerdo a las características del mineral. Las mismas ecuaciones de "Morrell" que se utilizan para comparar los circuitos existentes se utilizan en estudios de diseño. En este caso, las muestras de mineral representativas que provienen de testigos de perforación diamantina se someten a las mismas pruebas SMC y pruebas de Bond de molino de bolas, y los resultados se ingresan en las ecuaciones de Morrell. Con esto se puede predecir los requerimientos de energía específica de una amplia variedad de circuitos diferentes. Con referencia a la Figura 1, que ilustra la precisión de las ecuaciones, esto incluye las siguientes configuraciones:

Puede acceder a las calculadoras que utilizan estas ecuaciones en nuestra sección de recursos.

Referencias

1.Buckingham, L., Dupont, J., Stieger, J., Blain, B., and Brits,C. 2011,”Mejora de la Eficiencia Energética en los Circuitos de Molienda de Barrick” , Proceedings of SAG 2011, Vancouver, Canada, paper #150

2. Morrell. S, 2008. “Predicción de los Requerimientos de Energía Específica de Circuitos AG / SAG, Molino de Bolas y HPGR Sobre la Base de las Pruebas de Caracterización de Minerales de Laboratorio a Pequeña Escala”, Proceedings Procemin Conference, Santiago, Chile