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Sostenibles y eficientes – filtración de relaves con filtros de disco BoVac
Los relaves son residuos que se generan inevitablemente durante la extracción de minerales y menas metálicas y que, debido a la reducción de las concentraciones de materiales valiosos en los desechos mineros, así como al consiguiente incremento de los flujos de estériles resultantes, representan un creciente desafío para la industria minera, especialmente en materia de almacenamiento seguro y sostenible. En consecuencia, surge la pregunta: ¿Qué hacer con los residuos?
Habitualmente, los lodos de relaves se almacenan en presas de relaves de gran tamaño («Tailings Storage Facilities»). Sin embargo, este método suele presentar varios inconvenientes: Por un lado, se evapora el agua de proceso que contiene un recurso cada vez más importante para las empresas mineras y por otro, las presas de relaves pueden implicar un riesgo importante para la seguridad: Una rotura de presas tienen por lo general consecuencias devastadoras (incluida la pérdida de vidas humanas o la destrucción de ecosistemas). Este hecho, combinado con el posible aumento de la presión por parte de inversores, obliga ahora más que nunca a las empresas mineras a buscar soluciones innovadoras para el manejo de relaves. Y justo aquí entra en juego la filtración.
En este sitio queremos dar respuesta a muchas cuestiones relativas a los relaves y describir las ventajas de la filtración de relaves. Nuestro competente equipo estará encantado de responder cualquier pregunta sobre la filtración de relaves.
Almacenamiento en seco y relleno con pasta
Un método utilizado en procesos de filtración es el llamando almacenamiento en seco («Dry Stacking»). En este proceso, los relaves se deshidratan mecánicamente hasta tal punto que los residuos restantes pueden transportarse sin riesgo de relicuación y ser apilados y compactados con maquinaria pesada (por ejemplo, bulldozers).
Algunas empresas mineras también utilizan relaves para rellenar galerías mineras subterráneas («paste backfill»). Durante este procedimiento se agrega cemento después de la filtración y se bombea a continuación la mezcla de relaves y cemento nuevamente al pozo. Este procedimiento garantiza suficiente estabilidad a la galería durante su vida útil y, al mismo tiempo, reduce la cantidad de residuos que deben almacenarse en la superficie.
Además del tratamiento de nuevos relaves, muchos operadores mineros también se dedican al procesamiento de sus presas de relaves antiguas. En el pasado no siempre era factible extraer completamente los minerales y las menas (entre otras razones por la mayor concentración de elementos valiosos en los materiales extraídos y la menor eficiencia de los equipos de procesamiento). Por tanto, en esas presas todavía existen relaves con un alto contenido de materiales valiosos. Además de los beneficios económicos, esta aplicación tiene otro efecto positivo: la correcta eliminación de los residuos contaminantes reduce notablemente el riesgo de ruptura de presas de relaves. Una contribución importante hacia una mayor sostenibilidad responsable con el medio ambiente y la sociedad.
BOKELA – The filtration people
Gracias a su notable experiencia en materia de deshidratación y una amplia cartera de equipos de filtrado, BOKELA está en condiciones de ofrecer soluciones idóneas para casi todas las tareas relacionadas con lodos de relaves. Nuestras soluciones brindan la mejor respuesta a cada una de las tareas de filtración desde el punto de vista técnico y comercial.
Filtración de concentrados y relaves
Con los filtros de disco BoVac Disc de BOKELA sacará el máximo provecho a sus minas. Los filtros de disco de vacío de BOKELA están revolucionando la filtración de relaves. No solo tienen una profundidad de inmersión mucho mayor en la suspensión, que permite utilizar considerablemente más superficie del filtro para la producción (formación de la torta de relaves) que los filtros de discos convencionales, sino que muestran una alta velocidad de filtración y una descarga completa de la torta de relaves. Estas propiedades se traducen en un alto rendimiento de filtración específica, un número reducido de filtros usados y la recuperación de grandes cantidades de agua de proceso, combinados con un menor consumo de energía y la eliminación del riesgo de rotura de presas. Nuestra innovadora tecnología de filtración le permite alcanzar sus objetivos en materia de relaves con costos operativos y de inversión significativamente menores.
Preguntas frecuentes sobre relaves
¿Qué son los relaves y qué tipos existen?
El relave es la parte del mineral o mena (ROM – run of mine) que queda como residuo después de extraer la parte valiosa en una planta procesadora de minerales o de menas. En función de la formación geológica de la mena, de la profundidad del filón bajo la superficie y del grado de liberación (trituración y molienda) necesario para obtener un concentrado de alto grado, se generan distintos tipos de relaves, como roca estéril, material de desecho, así como relaves gruesos y finos provenientes de las plantas de procesamiento de mineral. Estos relaves pueden contener cantidades variables de arcilla, lo que dificulta la deshidratación debido a su estructura laminada. Además, las sales se disuelven en contacto con el agua, generando valores de pH extremos o la liberación de metales pesados nocivos.
¿Qué se hace con los relaves? Hoy y en el futuro.
En la actualidad, los relaves se almacenan generalmente en presas de relaves en estado húmedo. Estas presas cubren grandes superficies, requieren un aumento periódico de su altura y entrañan el riesgo constante de una rotura de la presa que afectaría a las comunidades aledañas. Estas roturas de presas suelen presentarse casi todos los años, cobrándose a menudo muchas vidas humanas y causando enormes daños medioambientales. En varias minas subterráneas, los relaves se utilizan como alternativa para rellenar las minas y las galerías. En estos casos, se mezclan los relaves con cemento y se bombean a las galerías de la mina subterránea y, tras la solidificación, se procede a la extracción del mineral valioso en las zonas adyacentes. Además, los relaves de algunos antiguos depósitos de desmonte y presas de relaves se reintroducen en el procesamiento del mineral, ya que la eficiencia de estas plantas ha mejorado con el tiempo.
¿Qué tienen que ver los relaves con la filtración?
La mayor parte de los relaves son residuos del tratamiento en húmedo de menas valiosas y, por lo tanto, suelen presentarse en forma de lodo con hasta un 80 % de contenido de agua. Cuanto mayor sea el contenido de agua, mayor será el tamaño de la presa de relaves. El espesamiento de los relaves antes de su almacenamiento ha sido una práctica común en el pasado, pero esto conlleva todavía el riesgo de rotura de la presa. En consecuencia, algunos países han establecido requisitos legislativos para la filtración de relaves. El resultado es un riesgo prácticamente nulo, además de mejorar el régimen hídrico y el uso de tierras, y de abaratar el saneamiento tras el cierre de la mina. Además, la filtración de los relaves espesados es imprescindible durante el relleno de la mina pues garantiza un contenido de agua adecuado para su mezcla con cemento y el bombeo en el subsuelo.
Filtración de relaves con los nuevos y novedosos filtros de disco BoVac Disc XL352.
BOKELA ha desarrollado la tecnología de filtros de disco de alto rendimiento basándose en los siguientes principios:
- Maximizar la formación de la torta
- Minimizar las pérdidas de presión interna del sistema de filtrado
Esto se logra mediante:
- Nivel de lodo del 50 % en la cubeta de filtración
- Tubos de filtrado trapezoidales
- Cabezal de control del separador previo
- 50 % de perforación de los segmentos filtrantes
- Lavado de tela sin interrupción del proceso de filtrado
El nuevo filtro BoVac Disc XL352 representa el máximo avance en el desarrollo de filtros de disco de vacío continuos, y cumple con todos estos requisitos. Con un rendimiento de sólidos de hasta 1.000 t/h y argumentos convincentes para la reducción de CAPEX y OPEX, los BoVac Disc son la solución ideal para la filtración de relaves.
Filtros de disco, filtros de banda o filtros prensa: ¿qué tecnología es adecuada para la filtración de relaves?
En aplicaciones de relleno de galerías en minas subterráneas, la competencia son otros filtros de vacío (estándar), ya que el contenido de humedad objetivo no es tan alto (normalmente >20 % p/p) y los relaves filtrados se mezclan con cemento y se bombean de nuevo al subsuelo. Sin embargo, estos filtros de disco de vacío estándar tienen menos de la mitad de la capacidad por m² de superficie de filtración, y los filtros de banda horizontal utilizados como alternativa requieren cinco veces más espacio en el edificio de filtrado de relaves.
Para el almacenamiento de relaves filtrados en escombreras, los principales competidores son los filtros prensa. Estos requieren una superficie de filtración hasta 8 veces mayor, funcionan con una presión superior a 25 bar, con y sin membrana, y permiten el flujo de aire a través de la torta de relaves. Por esta razón, los filtros prensa suelen lograr un contenido de humedad por debajo del <15 % p/p, lo que solo es posible con filtros de vacío si los relaves son relativamente gruesos (d50 >50-75 µm). Además, estos filtros funcionan de forma discontinua, tienen un elevado consumo de telas filtrantes, requieren edificios e infraestructuras mucho más grandes y resistentes y una mayor cualificación del personal operativo y de mantenimiento.
Ventajas de los filtros de disco de vacío de alto rendimiento para los operadores de minas.
Si es posible alcanzar la humedad objetivo con los filtros de disco de vacío de alto rendimiento BOKELA, el cliente se beneficia de:
- La facilidad de instalación y funcionamiento del filtro (no requiere personal altamente cualificado)
- Alta disponibilidad de >97 %
- Menor número de filtros en funcionamiento
- Mantenimiento mínimo
- Consumo de agua de solo 1 m³/h por filtro
- Bajos CAPEX & OPEX
- Funcionamiento continuo
Qué son los CAPEX y OPEX y ¿cuáles son las ventajas de los filtros de disco de vacío de alto rendimiento?
Las ventajas mencionadas anteriormente se reflejan finalmente en el cálculo de los costos operativos (OPEX) y de inversión (CAPEX). Los costos operativos de un proceso de filtrado resultan de la suma de los siguientes factores:
- Consumo de energía
- Consumo de coadyuvantes de filtración
- Consumo de agua de reposición
- Consumibles (principalmente tela filtrante)
- Operarios y personal de mantenimiento
- Repuestos
En la mayoría de los casos, los costos operativos de los filtros de disco de vacío de alto rendimiento BOKELA representan únicamente entre el 35 y el 45% de los costos operativos de los filtro prensa, debido principalmente a los consumibles.
La diferencia en los costos de inversión para los filtros de disco de vacío de alto rendimiento BOKELA es solo del 20 al 30% frente a los costos de inversión de los filtros de prensa. Una comparación detallada se puede consultar en el informe técnico «How tailings characteristics affect CAPEX and OPEX in filtration - two case studies», presentado por Jürgen Hahn en la «Paste Conference» de Melbourne, Australia, en abril de 2024. Puede descargar este documento técnico más abajo en este sitio web.
¡Suena bien! ¿Qué sigue ahora? (Análisis de datos y estudio de muestras)
BOKELA cuenta con una amplia base de datos de filtración, que incluyen datos de aplicaciones de referencia y pruebas de laboratorio. Solemos utilizar esta base de datos para realizar tanto el dimensionamiento del filtro como el cálculo preliminar de precios en la etapa conceptual y de viabilidad del proyecto de filtración. Solo necesitamos los siguientes datos:
- Altitud de la instalación
- Tipo de mineral extraído (cobre, oro, ...)
- Rendimiento total de sólidos (basado en sólidos secos)
- Contenido de sólidos del flujo de entrada
- Tamaño medio de las partículas del flujo de entrada
- Datos adicionales sobre el tamaño de las partículas (si están disponibles)
- Temperatura del flujo de entrada
- Valor de pH del flujo de entrada (si está disponible)
- Contenido de arcilla (si está disponible)
- Humedad objetivo
En un plazo de 48 horas recibirá la información sobre las dimensiones del filtro y los precios correspondientes.
El laboratorio está ubicado en la sede central de BOKELA en Karlsruhe, Alemania. Nos hemos especializado en la comprobación de las propiedades de filtración de suspensiones para aplicaciones de la industria minera y química. Las pruebas suelen empezar con un programa básico orientado a identificar la tecnología de filtración o el tipo de filtro más adecuados para alcanzar los valores objetivo (humedad, objetivo de lavado, ...). Una vez determinada la tecnología de filtración o el tipo de filtro más adecuado, se inician las pruebas de dimensionamiento del filtro, que culminan con la formulación de la garantía de proceso. Una visión general clara del procedimiento paso a paso en el laboratorio se ofrece en el artículo «From a 10 kg Tailings Sample to Over 10 Years of Disc Filter Operation in a Backfill Plant», presentado por Jurgen Hahn en la Conferencia MineFill en Vancouver, Canadá, en mayo de 2024. Si le interesa este artículo, envíenos un e-mail a: sales@bokela.com
¿Busca una solución específica en materia de relaves? ¡Pónganos a prueba!
Almacenamineto seguro de residuos y protección del agua
El agua juega un papel determinante en el tratamiento de menas metálicas y minerales. Una vez extraídos los componentes valiosos, suele quedar lodo de relaves con un contenido de agua de hasta 80 % p/p, que normalmente se deposita en grandes presas. Este método conlleva riesgos considerables (por ejemplo, rotura de presas) y costes elevados (gestión de enormes caudales y consumo de terrenos). Una solución mucho más económica y sostenible es el espesamiento y deshidratación de los lodos de relaves. Una tecnología clave aplicada a este método es la filtración, siempre que pueda implementarse de manera rápida, confiable y sencilla. Los filtros de alto rendimiento BoVac Disc XL352 se han desarrollado justo para satisfacer estas exigencias.
Soluciones integrales – sin perder de vista los costos
BOKELA ofrece soluciones rentables para la filtración de relaves. En muchos sectores y aplicaciones, los filtros de disco BoVac Disc se consideran sinónimo de filtración de alto rendimiento, fiabilidad y rentabilidad. Ingenieros de operaciones en todo el mundo aprecian su facilidad de manejo y mantenimiento. Cuando hablan de sus experiencias con los filtros de disco BoVac Disc, suelen ser breves y concisos: «Enciende y olvídate». En un análisis detallado, Jürgen Hahn, gestor senior de producto en BOKELA y especialista en tratamiento de relaves, presenta a continuación los costos de inversión y operación en dos casos prácticos.
BoVac Disc XL352 – el filtro de disco de vacío más grande del mundo
El BoVac Disc XL352 es el filtro de disco de vacío más grande del mundo. Con una superficie de filtrado de 352 m², este filtro ofrece un rendimiento impresionante de hasta 1000 toneladas de relaves por hora y niveles de humedad residual particularmente bajos. Además, solo requiere un 10% más de espacio que nuestro modelo más grande hasta la fecha, el L176, permitiendo duplicar el rendimiento con una sola sustitución (con pequeños ajustes en el edificio y el paso a la cinta transportadora). El extraordinario BoVac Disc XL352 establece así nuevos estándares en la filtración de relaves.
Filtros de disco vs. filtros prensa
Caso 1: Tratamiento de relaves para aplicaciones de «backfill»
Los filtros de vacío estándar convencionales (filtros de banda, disco y tambor) para el relleno de minas (con humedad residual >20 %p/p) tienen menos de la mitad de la capacidad por unidad de superficie filtrante en comparación con los filtros BoVac Disc. Los filtros de banda horizontal requieren aproximadamente cinco veces más espacio de instalación para obtener el mismo rendimiento.
Las ventajas de los modernos filtros de disco de vacío de alto rendimiento BOKELA son indiscutibles. Los filtros BoVac Disc tienen una pérdida de presión mínima gracias a su diseño especial. La diferencia de presión efectiva en la tela filtrante es hasta un 100 % mayor que en filtros de disco convencionales. Todos los componentes (p. ej., segmentos de filtro, eje, tubos de filtrado, cabezal de control, unidad de accionamiento y cubeta de filtración) han sido desarrollados y optimizados sistemáticamente por nuestros expertos con décadas de experiencia. Los resultados hablan por sí mismos: alto rendimiento específico, deshumidificación intensiva de la torta, seguridad operativa a largo plazo y fiabilidad.
Caso 2: Tratamiento de relaves para aplicaciones de «dry stacking»
Los filtros prensa de cámara se usan para el tratamiento de relaves cuando se desea almacenar los residuos. Cuentan con una superficie filtrante ocho veces mayor que la del BoVac Disc XL352, pueden funcionar a presiones de hasta 25 bar y alcanzan niveles de humedad residual inferiores al 15 % p/p. Sin embargo, su funcionamiento es discontinuo, provocan un alto desgaste de las telas filtrantes y requieren adicionalmente grandes edificaciones e infraestructuras. Además, requieren mantenimiento y operadores altamente calificados.
Al comparar los costos de inversión (CAPEX) y los costos operativos (OPEX) salta a la vista las ventajas de la tecnología de filtros de disco BoVac Disc: Los costos operativos – particularmente gracias al gasto significativamente menor en telas filtrantes – representan solo el 35-45 % de los costos operativos de los filtros prensa. En esta comparación, los costos de inversión CAPEX son de solo el 20-30 %. Por otra parte, los costos de mantenimiento de los filtros de disco BOKELA son significativamente menores y no se requiere personal especialmente capacitado.
La siguiente tabla brinda una comparación detallada entre los filtros de disco BoVac y los filtros prensa en cuanto a costos de inversión y costos operativos. También puede descargar de forma gratuita el informe técnico sobre este tema.
«Los nuevos filtros nos han demostrado que la eficiencia y sostenibilidad pueden ir de la mano. Nuestros filtros de disco de vacío de alto rendimiento son la respuesta a los retos que supone la gestión de relaves para nuestros clientes. Su funcionamiento es sencillo y han demostrado lo fácil que puede ser la gestión sostenible»
JÜRGEN HAHN, GESTOR SENIOR DE PRODUCTO Y DESARROLLO DE NEGOCIOS
Costos de inversión vs. costos operativos
Las ventajas de los filtros de disco de vacío BoVac Disc se evidencia rápidamente al comparar los costos de inversión (CAPEX) con los costos operativos (OPEX). Eche un vistazo a la comparación detallada en la tabla a continuación para que compruebe por sí mismo lo rentable que son los filtros de disco BoVac.
Los costos operativos de los filtros de disco de vacío de alto rendimiento BoVac Disc representan solo entre el 35 y el 45 % de los costos operativos de los filtros prensa. Esto se debe principalmente a que el consumo de tela filtrante es considerablemente mayor en los filtros prensa.
Los costos de inversión de solo un 20-30 % en comparación con filtros prensa facilitan mucho el acceso a aplicaciones de filtración de relaves.
Los siguientes factores se deben tener en cuenta la calcular los costos operativos:
- Consumo de energía
- Consumo de coadyuvantes de filtración
- Consumo de agua
- Consumibles (telas filtrantes)
- Despliegue de personal de operación y mantenimiento
- Consumo de piezas de repuesto
Conviene saber: los costos operativos y de mantenimiento son mucho menores al usar filtros de disco de vacío de alto rendimiento BoVac Disc. No se requiere personal especialmente capacitado.
|
Parámetros |
Categoría |
Unidad |
Filtro BoVac Disc | Filtro prensa |
|
Contenido total de sólidos |
General |
[t/d] |
150.000 |
150.000 |
|
Humedad residual |
General |
[%-w/w] |
15,0 / 14,5 |
15,0 / 12,0 |
|
Superficie filtrante por filtro |
General |
[m2] |
352 |
2.800 |
|
Rendimiento de sólidos por filtro |
General |
[t/d] |
6.140 |
12.230 |
|
Filtro (en funcionamiento/instalado) |
General |
[–] |
25 / 28 |
13 / 15 |
| Demanda energética por filtro |
Energía |
[kW] |
572 |
900 |
| Demanda energética anual |
Energía |
[MW/a] |
125.160 |
102.500 |
| Costos de energía anual |
Energía |
[€/a] |
10.012.700 |
8.199.360 |
| Adición de floculante |
Coadyuvantes de filtración |
[g/t] |
0 |
0 |
| Costo anual de coadyuvantes de filtración |
Coadyuvantes de filtración |
[€/a] |
0 |
0 |
| Número de cambios de tela filtrante al |
Consumibles |
[–] |
6 |
8 |
| Número de telas por filtro |
Consumibles |
[–] |
180 |
560 |
| Costo de tela filtrante por unidad |
Consumibles |
[€] |
50 |
300 |
| Costo anual de tela filtrante por filtro |
Consumibles |
[€/a] |
54.000 |
1.344.000 |
| Costo anual de tela filtrante |
Consumibles |
[€/a] |
1.350.000 |
17.472.000 |
| Costo de accesorios por filtro |
Repuestos |
[€] |
40.000 |
260.000 |
| Costos de repuestos por año |
Repuestos |
[€/a] |
1.000.000 |
3.380.000 |
| Suma de costos operativos |
– |
[€/a] |
12.362.700 |
29.051.360 |
CONCLUSIÓN: Los costos operativos totales al usar filtros de disco BoVac Disc para la deshidratación de relaves son aproximadamente un 60% más bajos.
Los datos completos se pueden consultar aquí:
Los filtros BoVac Disc en comparación con la competencia
Las ventajas de los filtros de disco BoVac Disc de BOKELA en comparación con otras tecnologías, como por ejemplo filtros prensa, son evidentes:
✓ Funcionamiento continuo
A diferencia de los filtros prensa, los filtros de disco BoVac Disc permiten una deshidratación continua.
✓ Menos espacio necesario
La superficie filtrante de los filtros de disco BoVac Disc es ocho veces menor que los filtros de prensa de la competencia con el mismo rendimiento diario.
✓ Más productividad
Los filtros de disco BoVac Disc permiten alcanzar un mayor rendimiento en menos tiempo.
✓ Reducción de los costes energéticos
50 % menos demanda energética para casi el doble de filtros en funcionamiento.
✓ Costos de consumo más bajos
Demanda significativamente menor de vellón filtrante/medios filtrantes por filtro.
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