Descripción del proceso de flotación y su instrumentación en una planta concentradora de tratamiento de cobre sulfurado
Proyecto de Aplicación Práctica
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Contenido 1.
CONCEPTOS BÁSICOS ....................................................................................................................... 2
2.
FLOTACIÓN ....................................................................................................................................... 3
3.
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE FLOTACIÓN:................................................................................... 4
4.
ETAPAS DE LA FLOTACIÓN................................................................................................................ 4
5.
IDENTIFICACION DE ENTRADAS Y SALIDAS ...................................................................................... 5
6.
DESCRIPCION DEL DIAGRAMA DE FLUJO ......................................................................................... 6
7.
PROCESO DE INSTRUMENTACIÓN P&ID .......................................................................................... 8
8.
VISIÓN DE LA ESPUMA - INSTRUMENTACIÓN AVANZADA PARA CIRCUITOS DE FLOTACIÓN: ......11
ANEXO 1: Diagrama P&ID....................................................................................................................... 14 ANEXO 2: Diagrama de Flujo del Proceso .............................................................................................. 15
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PROCESO Y LA INSTRUMENTACIÓN DEL PROCESO DE FLOTACIÓN DE UNA PLANTA CONCENTRADORA DE TRATAMIENTO DE COBRE SULFURADO. 1. CONCEPTOS BÁSICOS: a) Sulfuros: Son compuestos De diversos minerales combinados con el azufre. En química, un sulfuro es la combinación del azufre con un elemento químico o con un radical. Hay unos pocos compuestos covalentes con el azufre, como el disulfuro de carbono, y el sulfuro de hidrógeno que son también considerados como sulfuros.
b) Variables Operacionales Relevantes en el Proceso: Algunas de las variables de mayor importancia para el proceso de flotación son: - Granulometría: Adquiere gran importancia dado que la flotación requiere que las especies minerales útiles tengan un grado de liberación adecuado para su concentración. - Tipo de Reactivos: Los reactivos pueden clasificarse en colectores, espumantes y modificadores. La eficiencia del proceso dependerá de la
Página 3 de 15 condición de hidrofobicidad sobre las partículas valiosas de tal manera, que al introducir aire al sistema, se produce un conjunto de burbujas sobre las cuales se adhieren a estas partículas.
d) Flotación colectiva (Bulk) con aceite: basado en el hecho de que los minerales de brillo metálico se humedecían preferentemente por aceite en presencia de agua y en consecuencia pasan a la interfaz entre el aceite y el agua; mientras que la ganga humedecida por el agua tiende a separarse.
e) Flotación de película : por otro lado el, las partículas de mineral tienden a mineral seco, finamente molido es puesto suavemente en contacto con agua inmóvil flotar más que la ganga.
f) Flotación espumosa: ya por los años 1902, Froment en Italia u Potter en Australia, se dieron cuenta de que las burbujas de gas constituyen un medio flotante ideal para llevar las partículas de mineral sulfurado empapados de aceite en la superficie de la pulpa. Correspondió a Ballot, Sulman y Picard (1905) el mérito de utilizar una corriente ascendente de burbujas de aire y reducir la cantidad de aceite requerido.
2. FLOTACIÓN:
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3. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE FLOTACIÓN: La flotación es un proceso físico-químico de separación de minerales, un mineral finamente molido que contiene especies mineralógicas de valor se mezcla con agua para formar la pulpa, a la que se le añaden pequeñas cantidades de reactivos de flotación. Cuando se insufla aire en esta pulpa, se forman burbujas, en cuya superficie se adhieren las partículas de mineral valioso, no la ganga. Esta última queda en la parte inferior de la celda, y el mineral valioso es llevado a la superficie por la espuma. El proceso de flotación ha permitido explotar muchos depósitos minerales de baja ley de cabeza. En algunos casos la llamada flotación permite concentrar mediante un único proceso diversos compuestos metálicos a partir de un mineral complejo. El objetivo del circuito de flotación cobre, es maximizar tanto la ley como la recuperación de cobre y molibdeno, desde la pulpa generada en el proceso de molienda que ingresa al circuito con un tonelaje nominal y una ley de alimentación de de cobre; produciendo un relave con la menor cantidad posible de Cu y Mo y un concentrado de acuerdo a criterios de diseño. La función del circuito de flotación es separar físicamente los minerales valiosos de la ganga contenidos en el mineral, mediante la adición de reactivos que alteran las características superficiales de las partículas del mineral valioso
Página 5 de 15 reactivos colectores y/o depresores del circuito, velocidades de alta agitación y baja altura de la zona de espumas. Las celdas reciben primero la pulpa que proviene como producto de la molienda produciéndose la primera flotación. El concentrado Rougher no es producto final y deberá pasar a las etapas de limpieza o cleaner. El objetivo de la operación de la flotación Rougher es lograr recuperar el concentrado en el primer encuentro del mineral con las diversas fases dentro de una celda de flotación. Se debe verificar este producto con alta eficiencia y calidad.
b) Flotación Rougher-Scavenger Muchas condiciones severas de flotación se imponen en la sección scavenger: alta concentración de reactivos y prolongados tiempos de flotación.Estas celdas reciben como alimentación las colas del Rougher y hacen flotar el resto de los sulfuros valiosos que no flotaron en las primeras celdas, ya sea por falta de tiempo, deficiente cantidad de reactivo o por defectos mecánicos. Las espumas que obtenemos en estas celdas no las podemos juntar con las del concentrado final porque están sucias, tampoco las podemos desechar porque contienen material valioso. Entonces las regresamos al circuito.
c) Flotación Cleaner- Scavenger
Página 6 de 15 lubricantes, materiales consumibles, agua de proceso y energía eléctrica, teniendo otros residuos adicionales a nuestro producto final.
6. DESCRIPCION DEL DIAGRAMA DE FLUJO: La pulpa proveniente de cada una de las líneas de molienda (overflow de las
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Página 8 de 15 Los flujos críticos del proceso son muestreados y las muestras son enviadas a sistemas de análisis en línea. Se realizan tanto el análisis químico como el de tamaño de partículas a las muestras. Se agregan varios reactivos de flotación al circuito que ayudarán en la separación de minerales de cobre en el concentrado, entre ellos tenemos: lechada de cal, colector secundario, espumante, reactivo de prueba, colector de molibdeno y antiespumante. La disponibilidad en el circuito de flotación es del 92.5% y la recuperación global del área de flotación cobre es de 86.5%. Para lograr el funcionamiento adecuado de los equipos y poder flotar las partículas valiosas de mineral, este circuito consumirá aire comprimido, lubricantes, materiales consumibles, agua de proceso y energía eléctrica, teniendo otros residuos adicionales a nuestro producto final. El concentrado de la última etapa de limpieza, constituye el concentrado final. La etapa depuradora (Scavenger) es aquella en que se recupera la mayor cantidad del mineral valioso. El concentrado de ésta etapa generalmente retorna a la etapa de Recuperación y el relave constituye el relave final.
Ver Anexo 1
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CONTROL DE NIVEL EN CELDAS FLOTACION Cada celda de flotación tiene un control de nivel individual. Existen dos válvulas tipo dardo instaladas en la descarga de las celdas o en el cajón de colas de la última celda de la fila, las cuales son usadas para controlar el flujo de pulpa entre celdas. El control de nivel en las celdas de flotación cleaner - scavenger es ejecutado por controladores de nivel con dos salidas de control duplicadas (ambas salidas de control abren de 0 a 100%), uno para cada posicionador de válvula tipo dardo. Se usan sensores ultrasónicos para detectar los niveles de pulpa y de espuma. Ambos niveles se controlan para permitir la optimización de la recuperación y la ley como una función del cambio de la condiciones de alimentación.
SET POINT
XU XXX
LI XXX
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HS
HS
ST/SP
ST/SP
I
I
X: 6-12
LIC X01A
VFD HS ST/SP
LT X01A LE X01A
M PI X 01 A
PIT X 01 A
BOMBA ALIMENTADORA
CONTROL DE PRESIÓN ALIMENTACIÓN.
EN
DESCARGA
DE
LA
BOMBA
DE
Se medirá constantemente la presión de descarga de la bomba mediante un
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8. VISIÓN DE LA ESPUMA - INSTRUMENTACIÓN AVANZADA PARA CIRCUITOS DE FLOTACIÓN: El sistema de visión de la espuma es una solución avanzada de procesamiento de imágenes propietaria, diseñada específicamente para el análisis de las características de la espuma en celdas de flotación. El sistema comprende todo el hardware y el software necesario para realizar el análisis de imagen de la espuma y reporta información sobre la velocidad de la espuma, el tamaño de la burbuja, el análisis del color de la espuma, la estabilidad de la espuma y su textura, lo que se utiliza para asistir el control del proceso de flotación. A menudo se observan grandes variaciones en el proceso de flotación debido a la variabilidad de las características de alimentación. Por lo tanto, el control manual por parte de los operadores que analizan periódicamente la superficie de la célula y toman las medidas necesarias, no mantiene una condición de operación estable. El sistema de visión en la espuma es una solución avanzada a esta inestabilidad. Basado en el procesamiento de imágenes, el análisis de la espuma en las celdas de flotación, tiene hardware y el software diseñado para captar en una imagen las principales características de la espuma, además reporta variables como: la velocidad, el tamaño de burbuja, el color, la estabilidad y textura, necesarios para asistir el control del proceso de flotación.
Página 12 de 15 imagen de la espuma y reporta información sobre la velocidad de la espuma, el tamaño de la burbuja, el análisis del color de la espuma, la estabilidad de la espuma y su textura, lo que se utiliza para asistir el control del proceso de flotación. 10 gestionar la tarea de visualización. El sistema de visión de la espuma registra una secuencia de imágenes de cada cámara y calcula las características relevantes. Las características calculadas de la imagen se almacenan en la base de datos, que luego se puede utilizar para obtener tendencias, alarmas, etc. El sistema de visión de la espuma está diseñado para ejecutarse en un servidor de procesador múltiple e interactúa con los sistemas de control más comunes a través de protocolos de comunicación estándar (Modbus, OPC, etc.).
Página 13 de 15 flotación mediante el aprovechamiento de las técnicas de procesamiento de imágenes.
Ventajas competitivas:
Cámaras de alta calidad :
Las cámaras GigE de alta velocidad proporcionan hasta 110 fotogramas por segundo sin compresión de datos. Las cámaras IP normalmente empleadas en los productos de la competencia ofrecen sólo 30 fotogramas por segundo y utilizan la compresión de datos. Luces LED avanzadas : Vida útil más larga, brindan mayor intensidad y menor consumo de energía que las luces halógenas de la competencia. Proporcionan una iluminación más uniforme del área de visualización. La aplicación de visualización proporciona video en tiempo real para vigilar varias cámaras permitiendo monitorear todos los parámetros de todo el proceso. Detección de lente sucia y notificación de limpieza.
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ANEXO 1: Diagrama P&ID
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ANEXO 2: Diagrama de Flujo del Proceso
