Una herramienta indispensable en la optimización de procesos minero-metalúrgicos

Por Solange Vera, Ingeniera de Investigación en SMI-ICE-Chile

La minería ha evolucionado durante las últimas décadas de manera exponencial, con la implementación de nuevas herramientas y tecnologías que le han permitido adaptarse a los requerimientos actuales de la operación, cumplir con las regulaciones ambientales existentes y con las demandas de las partes interesadas.

Dentro de las herramientas utilizadas en la industria minera, una que ha tomado gran relevancia en la toma de decisiones son los softwares de simulación. Estas herramientas son empleadas por ingenieros de procesos, planificadores mineros, metalurgistas, entre otros gracias a sus diversas aplicaciones que permiten predecir el comportamiento de un proceso o sistema por medio del modelamiento matemático. En otras palabras, los softwares de simulación permiten anticiparse al proceso real y obtener su mejor desempeño, convirtiéndose en una potente herramienta para evaluar y analizar sistemas nuevos y existentes.

Específicamente en la industria minera, los softwares de simulación se utilizan para evaluar el desempeño de los procesos minero-metalúrgicos frente a cambios operacionales, como variaciones en el tonelaje de alimentación, porcentaje de sólidos o granulometría, y cambios configuracionales, que abarcan tanto las modificaciones en los parámetros de diseño, así como la disposición y/o cantidad de equipos. Esto ayuda al ingeniero u operador a ponerse en el caso de “qué pasa si…”, conocido como “análisis what if”, que se basa en reproducir de manera virtual los procesos y estudiar su comportamiento bajo distintos escenarios, facilitando la toma de decisiones.

El Sustainable Minerals Institute (SMI) cuenta con profesionales expertos en simulación y modelamiento de procesos metalúrgicos, quienes están involucrados en una gran cantidad de proyectos relacionados con el mejoramiento continuo de procesos, el aumento de la eficiencia energética e hídrica y la reducción de la variabilidad operacional. Uno de los principales softwares empleados para el desarrollo de proyectos es el simulador metalúrgico JKSimMet, desarrollado por JKTech. Este software fue diseñado a partir de los resultados de 40 años de investigación en los procesos de conminución y clasificación en el Julius Kruttschnitt Mineral Research Centre (JKMRC) de The University of Queensland, Australia.

Esquema gráfico del software JKSimMet

JKSimMet es un software de simulación metalúrgico que brinda a los ingenieros la capacidad de diseñar y simular circuitos de conminución, uno de los procesos más críticos de las plantas concentradoras debido a su elevada ineficiencia energética. Dentro de las particularidades del software destaca su sencillo funcionamiento, lo que permite que este sea empleado tanto por profesionales expertos en el modelado o simulación, como por cualquier profesional entendido en la temática del proceso de conminución. Su principal aplicación es la de realizar análisis de procesos y optimización de circuitos existentes para evaluar el rendimiento de la planta, además de ser extremadamente útil para efectuar estudios de diseño conceptual, donde el propósito es evaluar la idoneidad de diferentes diagramas de flujo para lograr un objetivo de desempeño deseado.

En el Centro de Excelencia en Chile, SMI-ICE-Chile, fuimos parte de un proyecto de aumento de eficiencia energética para un circuito de conminución de una planta concentradora nacional. Dicho circuito estaba conformado por un circuito cerrado de molino de bolas con hidrociclones en configuración directa, el cual fue modelado en el software metalúrgico JKSimMet para evaluar, a través de simulaciones, diferentes alternativas que permitieran reducir el consumo específico de energía del circuito, kWh/t. Como resultado de este proyecto se detectó que pequeños cambios operacionales en el proceso de clasificación, tal como variaciones en la apertura de la razón apex/vortex de los ciclones, tienen un impacto positivo en la eficiencia energética del circuito. Adicionalmente se observó que, al implementar una etapa adicional de clasificación en harneros previo a la molienda por bolas, se favorece la eficiencia energética del circuito al evitar la sobremolienda de partículas finas, siendo estas enviadas directamente al cajón de descarga del molino. Los resultados de este trabajo fueron publicados en la conferencia Procemin-Geomet 2020.

Sumado a la evaluación de alternativas que mitiguen la ineficiencia intrínseca del proceso de conminución, la simulación también permite abordar otra de las problemáticas más recurrentes en esta área: la variabilidad mineral. Esta se traduce en cambios en las características mineralógicas de la roca, que afectan de manera directa al rendimiento del proceso. Bajo este contexto, SMI-ICE-Chile ha realizado numerosos trabajos utilizando el software metalúrgico JKSimMet, para evaluar el impacto de las características de la roca, traducidos en variaciones en los parámetros de resistencia a la fractura del mineral alimentado (SPI, Axb y Wi), en el rendimiento de la operación. Este tipo de trabajo permite generar recomendaciones a las faenas mineras para que empleen diferentes estrategias de planificación basados en estudios geometalúrgicos, que utilizan la información obtenida en el área de geología para la toma de decisiones a nivel mina y planta, favoreciendo la integración de todas las áreas involucradas en el ciclo minero.

Visita a planta de pellets de Huasco, agosto 2019, Proyecto de Eficiencia Energética para CAP Minería. De izquierda a derecha: José Ojeda (SMI-ICE); Luis Diaz (CAP); Gustavo Ceballos (AMTC); Norelys Aguila (AMTC); Romke Kuyvenhoven (SMI-ICE); Solange Vera (SMI-ICE); Marcin Ziemski (SMI-JMRC); Rodrigo Martinez (CAP)

Este y otros proyectos han demostrado cómo la simulación de procesos es una herramienta esencial para todo lo que implique el análisis, optimización, diseño y simulación de circuitos; ya que facilitan la resolución de los problemas que enfrenta la minería hoy en día, como la variabilidad mineral y su impacto en la calidad de los productos, sumado al uso eficiente de recursos tanto hídricos como energéticos.

Este software requiere de entrenamiento para su uso óptimo. En Chile y otros países de Latino América la empresa Hexagon es la única que cuenta con la certificación para difundir capacitaciones y licencias de JKTech.

 Para más información, contactar a Solange Vera, s.vera@smiicechile.cl

Reference

Vera, S., Kuyvenhoven, R., Sepúlveda, J., Ziemski, M. 2020. Improved energy efficiency in the grinding and classification circuit of a magnetite concentration plant, 16th International Mineral Processing Conference and 7th International Conference on Geometallurgy, Procemin-Geomet 2020, Santiago, Chile, https://www.gecaminpublications.com/procemin-geomet2020/