Memoria Guillermo Riffo Final - Copia - Copia

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    27-Nov-2015

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  • MODELACION EMPIRICA DE RECUPERACION Y LEY DE

    CONCENTRADO, PLANTA FLOTACION CONVENCIONAL

    DIVISION EL TENIENTE, CODELCO CHILE.

    Guillermo Sebastin Riffo Gonzlez

    Informe de Memoria de Ttulo

    para optar al Ttulo de

    Ingeniero Civil Metalrgico

    Diciembre 2011

    Profesor Patrocinante Dr. Christian Goi

    Ingeniero Supervisor Claudia Garrido Stuardo

    UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN Facultad de Ingeniera Departamento Ingeniera Civil Metalrgica

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    Resumen.

    El objetivo de la presente memoria de ttulo es desarrollar un modelo

    que permita simular el proceso de la planta concentradora convencional para

    estimar los resultados metalrgicos, recuperacin, ley de cobre en el

    concentrado y ley de cobre en la cola; y simular distintos escenarios de

    proceso e identificar los que permitan mejorar el resultado global. Los modelos

    desarrollados fueron para la recuperacin y ley de concentrado de cada etapa

    involucrada en la concentradora Coln (Sewell, Coln y Retratamiento).

    La metodologa utilizada consisti en analizar los datos del ao 2010

    basados en los balances diarios entregados por la Unidad de Control de

    Calidad, la que se complemento con informacin de los informes de rutina. Se

    analizaron los datos para determinar que variables utilizar en cada modelo.

    Primero se realiz una matriz de correlacin, luego se agruparon los datos en

    rangos para analizar el valor medio, mnimo y mximo de cada rango,

    posteriormente se graficaron los valores medios de cada rango y se realiz un

    suavizado de datos para determinar el tipo de relacin existente entre las

    variables.

    El modelo que mejor se ajust a los datos fue el de recuperacin para la

    etapa de Retratamiento, con un error medio de 0,18%.

    El escenario que arroj los mejores resultados fue en el que se

    procesaba de forma independiente la escoria y la pulpa proveniente de Sewell,

    obtenindose una recuperacin de mineral de 99,352% y una ley de cobre en

    el concentrado de 25,824%.

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    Nomenclatura.

    CuNS: Cobre no sulfurado.

    CuT: Cobre total.

    HLE: Horno limpieza de Escoria.

    Hp: Horse Power, unidad de potencia.

    Km: Kilmetros.

    kt/a: Kilo Toneladas por ao.

    Kt/d: Kilo Toneladas por da.

    Max: Mximo.

    Min: Mnimo.

    pH: Se refiere al grado de acidez o basicidad de una solucin, el cual se mide

    por la concentracin del in hidrgeno en sta. Se expresa en valores que van

    desde 0 a 14.

    Prom: Promedio.

    P80: Abertura del tamiz en micrones, que deja pasar el 80 % en peso de las

    partculas.

    SAG: Semiautgeno.

    TMF: Tonelada mtrica fina.

    TMS: Tonelada mtrica seca.

    UCC: Unidad Control de Calidad.

    m: Micrones, 10-6 metros.

    %R: Porcentaje de Recuperacin.

    %+100#: % +100 mallas Tyler.

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    1. INTRODUCCIN. .................................................................................................... 6

    1.1 Justificacin. ...................................................................................................... 6

    1.2 Estado del Arte ................................................................................................. 6

    1.3 Objetivo. ............................................................................................................. 8

    1.3.1 Objetivo General. ..................................................................................... 8

    1.3.2 Objetivos Especficos. ............................................................................. 8

    1.3.3 Escenarios a simular. .............................................................................. 8

    2. ANTECEDENTES GENERALES DIVISIN EL TENIENTE. ............................. 9

    2.1 Caracterizacin planta concentradora convencional. ......................... 11

    2.1.1 Flotacin Coln (alcalina). ................................................................... 13

    2.1.2 Flotacin Sewell (cida). ...................................................................... 14

    2.1.3 Flotacin de Escoria. ............................................................................. 15

    3. MARCO TERICO. ................................................................................................ 17

    3.1 Descripcin Proceso de Flotacin. ............................................................ 17

    3.1.1 Balance de Masa. ................................................................................... 19

    3.1.2 Recuperacin. .......................................................................................... 20

    3.2 Software Metsim. ........................................................................................... 21

    3.2.1 Lenguaje APL. .......................................................................................... 21

    3.3 Econometra. ................................................................................................... 23

    4. DESARROLLO. ....................................................................................................... 24

    4.1 Metodologa de Trabajo. .............................................................................. 24

    4.2 Variables. .......................................................................................................... 26

    4.2.1 Variables de entrada: ........................................................................... 26

    4.2.2 Variables de salida: ............................................................................... 26

    4.3 Determinacin de variables a modelar. .................................................. 27

    4.3.1 Anlisis Grfico de Sensibilidad. ........................................................ 27

    4.3.2 Anlisis Matemtico de Sensibilidad. ............................................... 28

    4.4 Modelacin Sewell. ........................................................................................ 31

    4.4.1 Modelo Recuperacin Sewell. ............................................................. 32

    4.4.2 Modelo de Ley de Cobre en el Concentrado Sewell. ................... 45

    4.4.3 Ley de Cobre en la Cola Modelada. .................................................. 60

    4.5 Modelacin Coln. .......................................................................................... 62

    4.5.1 Modelo Recuperacin Coln. ............................................................... 64

    4.5.2 Modelo Ley de Cobre en el Concentrado Coln. ........................... 74

    4.5.3 Ley de Cobre en la Cola Coln........................................................... 84

    4.6 Modelacin Retratamiento. ......................................................................... 86

    4.6.1 Modelo Recuperacin Retratamiento. .............................................. 87

    4.6.2 Modelo Ley de Cobre en el Concentrado Retratamiento. .......... 97

    4.6.3 Ley de Cobre en la Cola Modelada Retratamiento. ................... 107

    4.7 Simulacin de Planta Concentradora Convencional utilizando Metsim. ................................................................................................................... 109

    4.7.1 Modelos en Lenguaje APL. ................................................................. 110

  • 5

    4.7.2 Simulacin de Escenarios. ................................................................. 114

    4.8 Evaluacin de Escenarios. ......................................................................... 119

    5. DISCUSIN. ......................................................................................................... 121

    6. CONCLUSIONES. ................................................................................................ 123

    7. BIBLIOGRAFA ..................................................................................................... 124

    ANEXOS. ..................................................................................................................... 126

    ANEXO N 1: Modelos Sewell .......................................................................... 126

    ANEXO N 2: Modelos Coln ............................................................................ 140

    ANEXO N 3: Modelos Retratamiento ........................................................... 162

    ANEXO N 4: Resumen datos concentrador Coln ao 2010. .............. 180

    ANEXO N 5: Anlisis sensibilidad. ................................................................ 182

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    1. INTRODUCCIN.

    1.1 Justificacin.

    La planta de flotacin convencional est compuesta por dos

    etapas. En la primera, se realiza una flotacin Rougher y primera

    limpieza (o repaso en celdas de flotacin); el concentrado de esta

    seccin pasa a una segunda etapa de retratamiento donde se realiza

    una segunda limpieza (en columnas de flotacin, Scavenger y Re-

    scavenger), obtenindose el concentrado mixto de cobre y molibdeno;

    ambos circuitos cuentan con la posibilidad de ser reconfigurados.

    La alimentacin a la etapa Rougher se divide en tres tipos: mineral

    mina, mineral Sewell y escoria de HLE proveniente de Caletones;

    adems se est estudiando la posibilidad de incorporar material de

    relaves y escoria del Convertidor Teniente. Por esto, es necesario contar

    con un modelo de planta que nos permita estimar los resultados

    metalrgicos bajo distintos escenarios de operacin, variacin de las

    caractersticas de los flujos de entrada, cambio en la configuracin de la

    planta o la incorporacin de nuevos tipos de alimentacin.

    1.2 Estado del Arte

    Actualmente la Divisin El Teniente tiene modelos de

    recuperacin para flotacin Sewell, planta Coln, planta SAG y

    tratamiento de Escoria; los que se utilizan para planificacin, tambin

    cuenta con modelos que permiten estimar la calidad del concentrado

    producido por la Gerencia de Plantas en trminos de ley de Cu, Fe y S.

    Pero no tiene modelos que representen la operacin de la etapa de

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    Retratamiento, ni modelos que permitan estimar la ley del concentrado

    producido por Sewell y Coln de forma independiente. Por lo que no

    cuenta con modelos empricos enfocados en la performance de las

    celdas de flotacin.

    En la literatura la mayora de los estudios de modelacin en la

    flotacin van enfocados a la fenomenologa de la celda, altura de

    espuma, interaccin partcula-burbuja, transporte en la espuma, etc.

    Sin embargo, es posible encontrar bibliografa sobre modelacin

    emprica de la recuperacin, un ejemplo es el artculo: Applications of

    Heuristic Models and Expert Systems in Mineral Process, donde se

    muestran dos aplicaciones de modelos de inteligencia artificial en el

    desarrollo del proceso. En la primera aplicacin, una relacin

    difusa heurstica puede predecir el comportamiento de flotacin

    en escala de laboratorio basado en caractersticas de la

    alimentacin para un mineral de cobre con gran variabilidad, as como

    predecir el rendimiento de plantas para un estudio de viabilidad

    evaluacin de proyectos, minimizando su riesgo, en las pginas 2 y 3 se

    puede observar las correlaciones entre las variables y la recuperacin, y

    la comparacin entre la recuperacin experimental y modela de cada

    test en planta piloto . En la segunda aplicacin, se utilizan redes

    neuronales para modelar la sinterizacin de un mineral de hierro.

  • 8

    1.3 Objetivo.

    1.3.1 Objetivo General.

    Desarrollar un modelo que permita simular el proceso de la planta

    concentradora convencional para estimar los resultados metalrgicos,

    recuperacin, ley de cobre en el concentrado y ley de cobre en la cola.

    1.3.2 Objetivos Especficos.

    Contar con un modelo matemtico de la planta y operacin actual.

    Simular distintos escenarios de proceso e identificar los que

    permitan mejorar el resultado global, en trminos de recuperacin

    y leyes de cobre.

    1.3.3 Escenarios a simular.

    Flotacin de escoria en bancos separados a los que se flota

    mineral.

    No incorporar el concentrado rougher Sewell a la etapa de

    Retratamiento.

    Flotacin de escoria en bancos separados a los que se flota

    mineral y no incorporar el concentrado rougher Sewell a la etapa

    de Retratamiento.

  • 9

    2. ANTECEDENTES GENERALES DIVISIN EL TENIENTE.

    La Divisin El Teniente se ubica a 56 km de Rancagua, en la Sexta

    Regin de Chile y a 2.100 metros sobre el nivel del mar. El Teniente es la mina

    subterrnea de cobre ms grande del mundo. Actualmente se extraen y

    benefician 135 kt/d de mineral para producir aproximadamente 409 kt/a cobre

    y 5,2 kt/a de molibdeno.

    El Teniente considera entre sus instalaciones a la Mina Subterrnea,

    Concentrador, Fundicin, Sistema de Suministro Elctrico, Sistema de

    Suministro de Agua y Sistema de Transporte y Depositacin de Relaves Carn.

    El mineral extrado es conducido hacia dos rea. La primera

    corresponde al complejo Sewell, donde existe una planta de chancado y

    molienda con una capacidad nominal de 15 kt/d. El mineral molido es

    conducido por una canaleta hasta el rea de Colon para su flotacin.

    La segunda rea de beneficio correspondiente al complejo Coln, el cual

    tiene una capacidad de procesamiento nominal de 131 kt/d.

    La Planta de Coln considera dos sistemas de procesamiento. El primero

    corresponde a un proceso basado en molienda SAG, mientras que el segundo a

    un proceso tradicional basado en chancado secundario-terciario seguido por

    una etapa de molienda unitaria.

  • 10

    Figura N 1: Vista area Coln Bajo.

    El proceso Convencional tiene una capacidad de procesamiento nominal de

    66 kt/d para un tamao P80 de 160 m, considerando las siguientes etapas:

    Una planta de Chancado Secundario-Terciario, que es alimentada por

    una parte con el mineral chancado interior mina y por otra parte con

    mineral chancado en Coln. Esta planta est compuesta por 3

    chancadores de cono de 800Hp en la etapa secundaria, ocho

    chancadores de cono en la etapa terciaria (6 de 800 Hp y 2 de 350 Hp) y

    una etapa de harneado centralizada.

    Una Planta de Molienda Convencional compuesta por 7 molinos de 2.500

    Hp, un molino de 3.000 Hp y 4 molinos de 3.800 Hp, todos operando en

    forma unitaria. Adicionalmente se tiene un molino de 15000 Hp para

  • 11

    molienda unitaria, con si respectivo acopio de mineral, ubicado en las

    cercanas de la Planta de Chancado 2/3.

    El producto de todos los molinos es conducido a una Planta de Flotacin

    Colectiva operando en circuito Teniente, constituida por 8 celdas de

    4.500 pies3, 75 celdas de 1500 pies3, 18 celdas de 1000 pies3, 4 celdas

    de flotacin columnar de 16 m2 y 2 molinos de bolas de 700 Hp.

    Figura N 2: Esquema de operacin actual Divisin El Teniente.

    2.1 Caracterizacin planta concentradora convencional.

    La lnea de proceso convencional est formada por una planta de

    chancado secundario terciario, una planta de molienda y una de flotacin.

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    La planta de chancado secundario terciario cuenta con 3 chancadores

    secundarios tipo H8.000 y seis chancadores terciarios de 800 HP y una etapa

    de harneado centralizada. Esta lnea de proceso contina con una planta de

    molienda convencional formada por 13 molinos de bolas.

    La etapa de flotacin colectiva convencional posee la siguiente

    configuracin: Una flotacin primaria en celdas de 1.500 y 4.500 pie3, una

    primera limpieza en celdas de 1.500 pie3, una etapa d...