Pruebas de Conminución de Laboratorio en Muestras Minerales

En los últimos 20 años se ha observado una creciente conciencia de la necesidad de tener datos con mucho detalle de las características del mineral con los cuales mapear la dureza del yacimiento, independientemente de la naturaleza del proyecto. En el caso del desarrollo de un nuevo proyecto, la necesidad de entender las características de fractura del yacimiento es primordial para seleccionar correctamente las dimensiones de los molinos que se necesitan para cumplir los objetivos de producción a lo largo de toda la vida útil de la mina. La necesidad no es menos diferente en los proyectos de geometalurgia donde se requiere predecir el tonelaje de procesamiento de los circuitos de conminución. Independientemente de la naturaleza del proyecto, cuando se planifica la realización de una campaña de caracterización de conminución del mineral, la primera pregunta que debe responderse es: "¿qué prueba(s) se debe(n) usar?".

Para llegar a una respuesta satisfactoria a esta pregunta, debe determinarse si la(s) prueba(s) elegida(s) cumple(n) con los siguientes criterios:

1. ¿La(s) prueba(s) de conminución elegida se relaciona(n) con el equipo/circuito de interés?
2. ¿Se puede(n) realizar la(s) prueba(s) de conminución elegida(s) con la cantidad de muestra disponible?
3. ¿Las ecuaciones / modelos que utilizan los resultados de la prueba de conminución son precisos y, por lo tanto, adecuados para su propósito?

Consideremos cada una de las preguntas por separado:

1.      ¿La(s) prueba(s) de conminución elegida se relaciona(n) con el equipo/circuito de interés?

Esto puede verse como algo muy obvio, pero en la experiencia del autor en algunos casos esto no se pensó completamente. Por ejemplo, para el diseño  del circuito de conminución de un proyecto, digamos se realizó un programa de caracterización en el que se decidió realizar solamente pruebas de indice de trabajo de Bond de chancado y de molino de bolas. Sin embargo, el estudio de diseño incluye una evaluación de dos alternativas de circuito: SABC vs chancado / HPGR / molino de bolas. Por lo tanto, en este ejemplo en particular, dado que las pruebas de Bond no se pueden usar para dimensionar los molinos SAG y HPGR, el proyecto no se puede llevar a cabo y el programa de caracterización del mineral se debe volver a realizar con pruebas más apropiadas.

2.        ¿Se puede(n) realizar la(s) prueba(s) de conminución elegida(s) con la cantidad de muestra disponible?

La mayoría de los proyectos de diseño de circuitos y geometalurgia se basan en datos medidos en testigos de perforación. Hay una gama de diámetros de testigos de perforación que se utilizan, los diámetros más comunes son nominalmente 50 mm (NQ), 65 mm (HQ) y 85 mm (PQ). Como el costo para extraer el testigo es proporcional a su diámetro, los testigos NQ y HQ tienden a ser, por mucho, los más comunes. Como existe una variedad de pruebas y ensayos que deben realizarse en estos testigos, es bastante dificil reservar testigos completos para fines de pruebas de conminución. Por lo general solo están disponibles testigos cortados por la mitad o en cuartas partes (fragmentado). Además, puede ser que la masa total disponible para las pruebas también sea limitada. Estas restricciones influyen en la decisión de qué pruebas de laboratorio se pueden realizar físicamente. Por ejemplo, si se elige inicialmente una prueba de conminución y esta requiere 40 kg de roca en el rango -75 mm + 50 mm, pero solo se dispone de 20 kg de muestra NQ en cuartos, esta no servirá para la prueba debido a que este tamaño de roca es demasiado pequeño, aunque también, incluso si el tamaño de la roca fuera el apropiado, no hay suficiente cantidad.

La Tabla 1 proporciona información, a manera de guía, para tales situaciones y muestra las pruebas de conminución más populares disponibles comercialmente, para qué equipos / circuitos de conminución deben usarse, qué cantidad de muestra se requiere generalmente y qué tamaño de roca es necesario. Para los propósitos de la Tabla 1, “las más populares” se define como las pruebas realizadas en más de 5000 muestras hasta la fecha en todo el mundo y donde haya registros publicados reconocidos de cómo se pueden usar las pruebas con el propósito de modelar equipos/ circuitos de conminución.

Tabla 1: Pruebas de conminución de laboratorio más populares disponibles en el mercado 

* se prefiere un tamaño nominal de 28 mm, pero se pueden usar partículas de 20 mm o 14 mm si el tamaño de la muestra es limitado.

** el menor requerimiento de masa aplica cuando las piezas de muestra se preparan con ayuda de una sierra diamantina; la muestra se puede reutilizar para las pruebas de índice de trabajo de Bond de molino de bolas.

3.  ¿Las ecuaciones / modelos que usan los resultados de la prueba de conminución son precisos y, por lo tanto, adecuados para su propósito?

Esta pregunta a menudo se omite en en el proceso de selección de la prueba a utilizar, asi como su disponibilidad comercial, sin embargo, es una de las preguntas más importantes. En términos simples, tiene poco sentido, por ejemplo, seleccionar una prueba de laboratorio que podría ser barata, necesita poca muestra y es señalada como adecuada para un circuito / equipo de conminución específico, pero que no puede demostrar que se ha utilizado en un amplio rango de condiciones para predecir con precisión la energía específica, o peor aún, que ha demostrado que da resultados muy inexactos. En tales casos, los resultados de la prueba de laboratorio carecen de significado en el mejor de los casos, o son extremadamente engañosos en el peor de los casos. Por lo tanto, para responder a la pregunta de si la prueba se ajusta al propósito, las ecuaciones / modelos asociados a la prueba de laboratorio deben ser capaces de demostrar de manera convincente que tienen un alto grado de precisión en la predicción de la energía específica del equipo o circuito de conminución para el que se están aplicando. Esto solo se puede hacer a través de la validación utilizando una extensa base de datos reales de planta. El Manual  '2019 SME Mineral Processing & Extractive Metallurgy Handbook^1'  es particularmente útil para proporcionar dichos datos junto con las estadísticas asociadas sobre la precisión de los modelos. Estos se resumen en la Tabla 2. Las ecuaciones / modelos se dividen en dos tipos, segun la naturaleza de la medición, los que miden energía específica (basado en energía) y los que miden parámetros a usar en la simulación. Se presentan dos estadísticas. Una es la desviación estándar del error relativo y la otra es la media del error relativo. El error relativo es la diferencia entre las energías específicas observadas y calculada (predicción) divididas por el valor observado, expresado en porcentaje. La media del error relativo refleja cuánto se desvía la predicción de la ecuación / modelo, es decir, en función de todos los datos disponibles, indica en promedio qué tan cerca o lejos está la predicción del valor observado. La desviación estándar del error relativo indica cuánta dispersión hay sobre la media del error relativo. Por lo tanto, por ejemplo, si consideramos los datos de precisión de Chancado Bond en la Tabla 2, indica que si esta prueba se usa para predecir la energía específica del chancador, los resultados en promedio serán 39.9% diferentes al valor real. Sin embargo, si consideramos el intervalo de confianza del 90% de aproximadamente 1.65 desviaciones estándar, los resultados individuales pueden como mucho ser (39.9% + 1.65 x 22.9%) = 77.7% diferentes al valor verdadero. Tal error potencialmente grande hace que esta prueba no sea adecuada para fines prácticos. Si comparamos esto con el índice de Bond de molino de bolas, el error máximo equivalente es 17.1%, que es mucho más aceptable, estando cerca de las precisiones típicas requeridas por las compañías mineras en el nivel de factibilidad de los estudios de diseño. La mayoría de los estudios de diseño se dividen en al menos 3 etapas y, a medida que avanza el estudio, la precisión requerida para las predicciones / estimaciones se vuelve cada vez más estricta. Todas las compañías son diferentes en términos de las precisiones que requieren para cada etapa, y de cómo nombran a cada etapa. Sin embargo, la Tabla 3 brinda los rangos de precisión típicos aplicados por la mayoría de las compañías mineras más grandes. Estos deben verse junto con el "error máximo al 90% nivel de confianza "en la Tabla 2 para determinar qué pruebas de conminución satisfacen los requisitos de precisión para qué etapas del estudio de diseño.

Tabla 2 - Precisión de los modelos y sus pruebas asociadas de conminución de laboratorio

Tabla 3 -Precisión típica requerida por las compañías mineras en estudios de diseño

Referencias

(1) 2019 SME Mineral Processing & Extractive Metallurgy Handbook, Dunne, R, C., Kowatra K S., and Young C A (Editors), Society for Mining, Metallurgy and Exploration.