Dissertationen zum Thema „Celdas de flotación“

Ingeniero Civil Químico
El presente trabajo tuvo como objetivo general el estudio y la caracterización del proceso de flotación de una celda de contacto. Este trabajo se centró específicamente en modelar y caracterizar distintos fenómenos presentes durante la operación de una celda de contacto, tales como la recuperación por flotación y arrastre. Adicionalmente se llevó a cabo pruebas para el estudio de recuperación de iones presentes en el agua cuando el equipo es operado con agua de mar. Se realizaron pruebas preliminares en un sistema bifásico, con el objetivo de conocer la operación de este equipo y definir los reactivos a utilizar en los ensayos posteriores. Se realizaron pruebas para obtener curvas de Jg versus εg para distintos espumantes, luego se llevó a cabo una prueba de distribución de tiempos de residencia, se hicieron ensayos de recuperación por arrastre, utilizando para ello cuarzo como mineral, comparando además el grado de arrastre con y sin agua de lavado. Luego, se hicieron pruebas de recuperación de iones, donde el agua de proceso utilizada fue a agua de mar (rica en iones), mientras que el agua de lavado era agua fresca, para así poder determinar el grado de arrastre de iones en el concentrado en función de la razón entre agua de lavado y agua en el concentrado, repitiéndose estas pruebas con y sin mineral. Se llevó a cabo también pruebas de flotación análogas entre la celda mecánica y de contacto, con muestras provenientes de El Abra, realizando una prueba cinética con el objetivo de, por un lado establecer un modelo de recuperación, y también para comparar el desempeño de ambos equipos. A partir de las pruebas de recuperación de iones se obtuvo una recuperación de aproximadamente un 17%, corroborando así un efectivo desplazamiento de los iones en el concentrado al usar agua fresca de lavado. Por otra parte, se definió un modelo para el factor de arrastre en función de la velocidad superficial de gas y del flujo de agua de lavado por unidad de área en la celda. Al comparar el desempeño de la celda de contacto con el de una celda convencional se observó que la cinética de recuperación en la primera fue más lenta que la de la segunda para las pruebas realizadas, por lo que el rendimiento de la celda de contacto resultó ser inferior al de la celda mecánica convencional.

Ingeniero Civil Mecánico
En minería el concepto de flotación es muy ocupado en la industria sobre todo en plantas de concentrado, con el cual se genera una selección de minerales económicamente deseables. Dicho proceso sucede en equipos llamados celdas de flotación. En dichos procesos, la utilización de agua es esencial, recurso el cual es muy escaso actualmente en nuestro país. Por lo anterior, se deben implementar nuevas tecnologías que permitan ocupar la menor cantidad de agua posible para estos procesos. Bajo este contexto, el profesor Gonzalo Montes en conjunto con su grupo de trabajo del departamento de Ingeniera Civil en Minas de la Universidad de Chile, diseño un prototipo de celda el cual pretende solucionar el problema planteado. Este funciona en base a dos fuerzas externas que interactuando en conjunto producen el efecto deseado. Estas fuerzas son generadas mediante los principios del hidrociclón y campos magnéticos. De lo anterior nace el tema de memoria a tratar, el cual tiene como objetivo principal estudiar el comportamiento fluido dinámico de prototipo ya mencionado bajo distintas condiciones operacionales y geométricas, mediante análisis teórico, ocupando el método CFD (Computational Fluids Dynamics). Para poder llevar acabo dicho análisis, se sigue la siguiente metodología de trabajo. Primero se realiza revisión bibliográfica, antecedentes generales de los temas relacionados con la memoria. Al instante en que concluye dicha actividad, se procede a variar la geometría del prototipo original de la celda en Autodesk Inventor 2017. Se realizan las simulaciones correspondientes en el software ANSYS 17.1. Luego, se procede a variar la concentración de sólidos y se analiza el efecto en prototipos de celda. Realizando simulaciones en el software ANSYS 17.1, en donde se generan variados modelos con diferentes porcentajes de concentración. Cabe destacar, que en el presente trabajo no se realizarán actividades experimentales para el análisis de la celda. Para realizar el trabajo ya señalado se necesita un computador de cálculo, el cual está disponible en el clúster del Departamento de Ingeniería Civil Mecánica de la Universidad de Chile. Además de los Softwares Microsoft Office 2013, ANSYS 17.1 y Autodesk Inventor 2017, presentes en el equipo antes señalado Finalmente, se procede adjuntar los resultados obtenidos en las actividades y realizar un análisis con respecto al comportamiento viscoso, condiciones operacionales de la celda y dispersión de aire en la celda. Concluyendo en base a criterios de diseño y rangos de operación para el prototipo de celda de flotación.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico
En la minería nacional existe una creciente demanda por el uso de agua para procesos, debido, entre otros factores, a una futura predominancia de plantas de concentración de cobre, que tienen un uso intensivo del recurso hídrico. El equipo responsable del mayor consumo de agua en las plantas de concentración es la celda de flotación, en la cual bajo principios físicos y químicos, se logra separar la ganga del mineral de interés, en este caso cobre. Bajo este escenario, en el departamento de Ingeniería Civil de Minas de la Universidad de Chile se está desarrollando un prototipo de celda de flotación, que es diferente a las celdas tradicionales tanto geométrica como operativamente, con el fin de llegar a un diseño que sea capaz de trabajar con pulpas más espesas y así poder disminuir el consumo de agua en el proceso. Dicho lo anterior, el tema de memoria tiene por objetivo general estudiar y caracterizar el comportamiento fluidodinámico transiente de nuevos prototipos de celdas de flotación cónicas utilizando una metodología CFD. Por otro lado, los objetivos específicos son: Estudiar el comportamiento de las celdas de flotación frente a distintas concentraciones de sólidos en la pulpa. Estudiar el comportamiento de las celdas de flotación frente a distintos caudales de inyección de aire. Caracterizar el comportamiento de las celdas de flotación estudiadas. Definir las directrices de diseño que debe tener una celda de flotación cónica. La metodología de trabajo contempla una revisión bibliográfica, seguida de simulaciones CFD a 2 geometrías de celdas de flotación cónicas inspiradas en un una celda experimental, para así identificar problemas de diseño y elaborar una nueva geometría que logre definir las directrices de diseño que hay que seguir para construir celdas de flotación cónicas más eficientes, todo respaldado por simulaciones de condiciones de operación representativas. Los resultados arrojan que las geometrías cónicas existentes, desarrolladas por el departamento de Ingeniería Civil de Minas, tienen un desempeño hidráulico deficiente en cuanto a la separación de fases, debido a el gran diámetro de la celda que causa campos de velocidades tangenciales bajos, lo cuales no propician la separación hidráulica. Se concluye que las geometrías experimentales actuales no cumplen con los requisitos de operación mínimos y deben hacerse cambios significativos en el diseño, disminuyendo la relación largo/diámetro de la celda y modificando la disposición de sus entradas y salidas.

La flotación es una técnica de concentración que aprovecha la diferencia entre las propiedades interfaciales del mineral valorable y la escoria. Se basa en la adhesión de algunos sólidos a burbujas de gas generadas en la pulpa por algún medio externo. Este proceso es, en la actualidad, uno de los métodos más usados en la separación de material en la industria minera. En los años recientes, la dinámica de fluidos computacional (CFD) se ha convertido en una herramienta útil para la modelación del proceso de flotación, sin embargo no ha sido posible obtener un modelo matemático con capacidad predictiva. Lo anterior se debe a que la modelación de un proceso de flotación debería considerar las complejas características de este proceso de separación de mineral, tales como dispersión de partículas, control de la interface líquido-sólido en la adición de colectores, y de la interfaz líquido-gas al usar espumantes, mecanismos de creación y destrucción de interfaces burbuja-partícula y, formación y separación de una espuma trifásica en la superficie de la celda de flotación. En el presente trabajo de título se estudió la recuperación de concentrado de cobre en una celda de flotación de agitación mecánica, utilizando un modelo matemático, propuesto por Koh y Schwarz, basado en las condiciones dinámicas del fluido. En particular se estudió cómo el tamaño de las partículas sólidas que componen la pulpa, y la cual es una condición de operación que depende del usuario (en este caso las mineras), afecta el proceso de flotación. Los resultados obtenidos muestran la dependencia del tamaño de las partículas sólidas sobre la curva de recuperación, en donde se encontró que existe un tamaño óptimo de partícula que maximiza la recuperación. Este comportamiento coincide con lo que se ha visto en análisis experimentales, lo que le da a la modelación del proceso de flotación mediante CFD un futuro prometedor en el aporte a optimizar el diseño y/o condiciones de operación de una celda de agitación mecánica.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva
En el procesamiento de minerales, las rocas son reducidas de tamaño en presencia de agua. Esta interacción afecta directamente las condiciones fisicoquímicas del proceso. El proceso de flotación depende de estas variables fisicoquímicas, así como de la composición misma de la roca. Comprender cómo interactúan estas variables es fundamental para entender la recuperación de especies de interés económico en la etapa de flotación. El presente trabajo tiene como objetivo analizar el efecto de la ganga asociada a especies de interés y su impacto en etapas de molienda y flotación. Para ello, se cuantificó la disolución de elementos desde diferentes minerales de alimentación hacia la pulpa producida en la etapa de molienda, se identificaron los elementos presentes en la superficie de las partículas procesadas en esta etapa, se verificó el efecto de la disolución/precipitación de elementos sobre diferentes variables fisicoquímicas en la etapa de molienda, y se relacionó el efecto de disolución/precipitación de elementos provenientes de la ganga en la recuperación de especies de interés a través del proceso de flotación. Diferentes unidades geo metalúrgicas fueron analizadas, respecto a tres elementos en particular: magnesio, aluminio y calcio. La cuantificación de la disolución de estos elementos desde estas unidades hacia la solución fue medida a través de ICP - OES y complexometría. El magnesio fue cuantificado con concentraciones entre 200 a 300 mg/L, el aluminio en concentraciones de 0,2 a 1,5 mg/L y el calcio en concentraciones entre 600 a 850 mg/L. La precipitación de estos elementos fue fundamentalmente, a través de hidróxidos (comprobado a través del método XPS), y no generó un cambio significativo en parámetros fisicoquímicos como el pH, el potencial de pulpa o el oxígeno disuelto. Es más, son estas variables fisicoquímicas las que controlaron las etapas de molienda y flotación, generando recuperaciones cercanas al 90% en ambas unidades geo metalúrgicas. Sin embargo, en este estudio también fue posible analizar el comportamiento de diferentes especies de interés, ante la presencia de estos elementos específicos. Por una parte se encontró que una especie como molibdenita es sensible al pH y a la presencia de iones como el Ca$^{2+}$, generándose en conjunto, variaciones entre 98 y 30% en su recuperación metalúrgica. Por otra parte, fue posible determinar que una especie como calcopirita es poco dependiente de estos iones o precipitados (no encontrándose concentraciones superficiales satisfactorias a través de SEM - EDS), pero mucho más sensible a cambios en parámetros fisicoquímicos como el potencial de pulpa, que produjo recuperaciones metalúrgicas entre 70 y 10%. A partir de esto, fue posible afirmar que dos unidades geo metalúrgicas se comportan de manera distinta en condiciones operacionales iguales, por lo que un estudio detallado de cada una es relevante y necesario para llevar a cabo un procesamiento de minerales en condiciones técnicas y económicas acordes con los desafíos que se plantean en la actualidad.
In mineral processing, rocks are reduced in size in the presence of water. This interaction affects directly the physicochemical condicions of process. The flotation process depends of these physi-cochemical variables, as well as the rock composition. To comprehend how these variables interact is essential to understand the recovery of species of economic interest in the flotation stage. This work aims to analyze the gangue effect associated to species of economic interest and its impact on grinding and minerals flotation stages. To achieve this objective, it was neccesary to quantify specific elements dissolved from gangue of mineral to the solution in grinding stage. Also, it was necessary to identify the elements on surface of the processed particles in this stage, it was verified the dissolution/precipitation effect of elements on phisicochemical variables in grinding stage, and it was associated the gangue effect on species dissolution/precipitation and its influence on the metallurgical recovery of species of economic interest through of flotation stage. Different geometallurgical units were analysed about three particular elements: magnesium, alumi-nium and calcium. The dissolution quantification of these elements from this units to the solution was measured through of ICP -OES and complexometry methods. The magnesium was quantified with concentrations between 200 to 300 mg/L, aluminium with concentrations between 0,2 and 1,5 mg/L and calcium with concentrations between 600 and 850 mg/L. The precipitation of these ele-ments was mainly, through of hydroxides (it was checked by XPS method), and it did not generate a significant change in physicochemical parameters as pH, the potential or the dissolved oxygen. In fact, these physicochemical variables controlled the grinding and flotation stages, generating re-coveries close to 90 % in both geometallurgical units. Nevertheless, in this study was also possible to analyse the behaviour of different species of eco-nomic interest, suede the presence of these specific elements. On the one hand it was found that a specie as molybdenite is sensitive to pH and the presence of ions as Ca2+, generating altogether, variations between 98 and 30 % in its metallurgical recovery. On other hand, it was possible to de-terminate that a specie as chalcopyrite is a little dependence of these ions or precipitates (it was ot found satisfactory surface concentrations through SEM -EDS method), but is much more sensitive to changes in physicochemical parameters as potential, which produced metallurgical recoveries between 70 and 10 %. Starting from this, was possible to afirm that two geometallurgical units behave differently in the same operational conditions, therefore a detailed study of each one is relevant and necessary to carry out a mineral processing in technical and economic conditions in line with the challenges which araise today.

Ingeniero Civil Mecánico
Frederik Læssøe Smidth (FLS) es un grupo multinacional dedicado a la fabricación de equipamiento para plantas cementeras y mineras. Fabrica una amplia gama de celdas de flotación, siendo las de tipo Wemco las más importantes. FLS realiza inspecciones y ensayos a los distintos procesos de manufactura de cada parte de sus equipos. La cantidad y frecuencia de éstos se estima en base a la experiencia adquirida durante los años de operación. No existe un método definido para determinarlas. El tema surge a partir de la necesidad de la empresa de tener un sistema más robusto y confiable para poder determinar las distintas actividades de inspección y ensayo, además de su frecuencia, que se realizan a los componentes de sus equipos en la etapa de fabricación, de manera de optimizar la utilización de recursos, pero siempre asegurando la calidad del producto entregado al cliente. El objetivo principal es diseñar un modelo de análisis integral de riesgos, aplicado a nivel micro, que permita asegurar y controlar la calidad en componentes estructurales y mecánicos de celdas de flotación del tipo Wemco. Los puntos principales del trabajo son: recopilación de antecedentes (componentes de las celdas, identificación de los componentes fabricados en Chile, sus métodos y lugar de fabricación, planos de cada componente y normas asociadas a su fabricación), salidas a terreno, diseño de prototipo del modelo de riesgos, su validación y construcción de una interfaz de uso. Luego de realizado el levantamiento de información y de su posterior análisis se llega a la conclusión de que el grado de implementación de la norma, tanto en la empresa, como en las maestranzas, están en un período de adolescencia , ya que se observan las mismas deficiencias en general. La mayor de ellas es la que se refiere a que la implementación del sistema queda algo estancando en las esferas superiores de las empresas, no logrando llegar en plenitud a los trabajadores, que son los que finalmente la llevan adelante. Específicamente los puntos relaciones con el control de documentos (planos de fabricación) y registro de no conformidades son los que tienen un peor manejo dentro de la empresa actualmente. Con el modelo ya construido, la empresa será capaz de explicarse el porqué de una inspección y su frecuencia, cosa que antes no ocurría, ya que sólo se realizaban inspecciones según el criterio de algún experto, criterio que puede variar de una persona a otra. Con este modelo se busca unificar criterios, de manera que independiente de quien maneje la matriz y PIE, se pueda llegar a resultados similares.

Todas las etapas de una planta de procesamiento de minerales tienen un gran impacto en el uso energético como en la naturaleza. Teniendo claro cada etapa del proceso, permitirán tomar las medidas de control y el uso de las nuevas tecnologías a fin de optimizar el uso de recursos reduciendo los tiempos de producción, costos en el uso de explosivos, reactivos, traslado de mineral y finalmente reducir el impacto sobre el medio ambiente. El proceso de flotación es el método de concentración de minerales metálicos que permite extraer y separar los minerales valiosos de la ganga a través de la diferencia de propiedades superficiales, es en esta etapa del proceso donde realmente se da la recuperación del mineral valioso después de la extracción, chancado y trituración a cierto tamaño de partícula. Es a través de la utilización de las celdas de flotación donde se recupera el mineral valioso. Lograr controlar eficientemente el nivel de pulpa de las celdas de flotación permitirá optimizar el proceso de flotación y reducir el arrastre de partículas no valiosas mediante el rechazo a las perturbaciones de proceso debido a la mineralogía, cambios de flujo de alimentación, interacciones entre celda y celda entre otros, por lo tanto, se tiene por objetivo fundamental desarrollar un sistema de control predictivo generalizado multivariable que cumpla con esta tarea. Partiremos con la toma de datos en un banco de celdas rougher-scavenger de una planta de concentración de minerales con el propósito de obtener un modelo matemático (un modelo por cada celda) mediante la metodología de identificación de sistemas que permita describir el modelo de proceso de cada una de ellas. Con los modelos de proceso se diseñará el controlador predictivo generalizado multivariable basado en un modelo que permitirá controlar los niveles de un banco de celdas. Para controlar los niveles de forma eficiente se realizará la sintonía del controlador multivariable y se comparará con la estrategia de control actual que manejan las celdas que es el controlador PID. De las pruebas realizadas, bajo los mismos parámetros de diseño de los controladores PID, se evidenció que el controlador predictivo presenta una ligera ventaja, pero a medida que se presentaron cambios en las perturbaciones y el modelo de proceso (situación común en el ambiente industrial) la eficiencia sobre el controlador PID es muy marcada. Finalmente, como parte de una solución en el campo industrial se presenta la propuesta de implementación que consiste en la instalación de dos servidores, uno que permite la conectividad con el sistema de control distribuido y otro donde se desarrollará la lógica de control del controlador predictivo generalizado multivariable.
Tesis

La flotación es un proceso metalúrgico de separación de materias de distinto origen que se efectúa desde sus pulpas acuosas por medio de burbujas de gas y a base de sus propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas, donde tiene mucha importancia la máquina de flotación. Actualmente las máquinas de flotación mas usadas por su importancia tecnológica, son las celdas de flotación Denver Sub “A”, Agitair, y de Columna, equipos netamente mecánicos y/o neumáticos de altos costos de operación y mantenimiento. Se propone cambiar estas deficiencias, mediante el uso de celdas de nueva generación, en la compleja metalurgia peruana. La celda Jameson de principio sencillo, es una unidad compacta y de alta eficiencia para flotación de minerales, desarrollada por el Prof. Jameson de la Universidad de Newcastle, NSW 2308, Australia en cooperación con la campañia Mount Isa Ltd. La celda se está usando en muchas partes del mundo, reportando operaciones eficientes. El principal objetivo del estudio es reemplazar las celdas de flotación de los circuitos cleaner de zinc por una celda Jameson. Las pruebas metalúrgicas a nivel piloto se han desarrollado en la Planta Concentradora Polimetálica de Shorey de Corporación Minera Nor Perú, en los circuitos cleaner de zinc, por encargo de la Gerencia del Departamento de Metalurgia de la empresa Alta Tecnología en Investigación Minera y Metalúrgica (ATIMMSA).
Nowadays, the flotation machines more used in minerals concentration are the flotation cells Sub Denver "A", Agitair, and the Column, teams highly mechanics and/or tires of high operation costs and maintenance. The cell Jameson of simple principle, is a compact unit and high efficiency for mining flotation, developed by the Prof. Jameson from the University of Newcastle, Australia. The main objective of the study is, replace the cells flotation from the circuits cleaner of zinc for a cell Jameson. The mining tests at level pilot have been developed in the Shorey Concentration Plant from Nor Peru Mining Corporation. Technical and economic evaluation of the results. Conclusions of the study: The pilot Jameson cell have been operated efficiently, is compact equipment and easily handed. The concentrated law obtained is from 57.31% of zinc and the recovery of 89.20% superiors to the current operations of plant. Economic efficiency (EE%) is increased in 9.31%. A Jameson cell can be replaced in an efficient form, to eight cells Sub "A” from 40 cubic feet each one, in the cleaner stages of zinc from the Shorey Concentrative Plant.
Tesis

En el Perú, la minería es un actor muy importante en el desarrollo económico y social del país, las grandes empresas dedicadas al rubro minero invierten dinero y tiempo para cumplir uno de los grandes retos que es lograr la eficiencia operativa de excelencia en las plantas concentradoras de minerales. Para lograr el reto trazado, las empresas mineras buscan motivar a los colaboradores con el fin de lograr oportunidades de mejora en los procesos y por ende en los equipos. El presente Trabajo de Investigación busca la optimización de la línea de ingreso de aire a la celda de flotación (BGRIMM KYF-300), dado que los trabajos por mantenimiento rutinario han incrementado en su frecuencia. Sabemos que uno de los procesos más utilizados por las empresas mineras es la concentración de minerales por medio del proceso de “flotación”, este proceso utiliza máquinas y equipos de gran envergadura, cuando los equipos presentan fallas frecuentes es prioridad de la empresa buscar soluciones óptimas que permitan la disponibilidad del equipo. La finalidad del Trabajo de Investigación es diseñar una modificación en la línea de ingreso de aire de la celda de flotación que permita mejorar la disponibilidad del equipo y evitar que las fallas recurrentes por un diseño de fábrica inadecuado puedan ocasionar una falla catastrófica en el equipo.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva
Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas
Es bien sabido que el tamaño de burbuja en flotación es una variable importante, sin embargo, no es monitoreada debido a lo complejo que es su medición. En la actualidad la técnica utilizada para determinar los diámetros de burbujas se basa en la medición a través de la captura de imágenes y posterior análisis, pudiéndose utilizar sólo con fines de diagnóstico operacional. En este trabajo se utilizan las propiedades acústicas de las burbujas para desarrollar una técnica de medición alternativa al análisis de imágenes. La técnica desarrollada consiste en la excitación de burbujas con una fuente de ultrasonido de intensidad fija y frecuencia variable. De este modo, se realiza un barrido de frecuencias con el fin de estimular todo el rango de tamaños que compone la distribución de tamaños de burbujas. Con este procedimiento se logró relacionar la intensidad de respuesta promedio de las burbujas con el diámetro de Sauter (d32) de la distribución. La relación entre intensidad y diámetro de Sauter es lineal, pero no única. Para pruebas en sistema bifásico, agua-aire, y trifásico, agua-aire-partículas, se observa que las curvas tienen igual pendiente, pero se encuentran desplazadas una respecto de la otra, esto es, presentan diferente coeficiente de posición. El coeficiente de posición también varía al cambiar la intensidad de señal aplicada, por lo tanto, el equipo debe ser calibrado contra análisis de imágenes (que es considerado como el estándar hoy en día), antes de realizar las mediciones. No obstante lo anterior, la técnica acústica de medición de tamaños de burbujas presenta ventajas respecto a la medición por análisis de imágenes: la medición se puede automatizar y el procesamiento se puede realizar en línea sin mayor dificultad. La técnica desarrollada se utilizó para estudiar el comportamiento de espumante (MIBC) y sal (NaCl) en la prevención de coalescencia de burbujas. Se estudió el parámetro CCC95 y los tamaños límites (d32 límite) generados en la celda de flotación de laboratorio. Se concluye que el tamaño mínimo depende de la velocidad de agitación mientras que el parámetro CCC95 resulta ser un resultado único para el tipo de reactivo utilizado y las condiciones probadas.

Ingeniero Civil de Minas
La flotación de minerales es un proceso industrial ampliamente utilizado en minería, para separar selectivamente material valioso desde una roca original, utilizando propiedades superficiales relacionadas con la hidrofobicidad/hidrofilicidad que todos los minerales poseen. El proceso utiliza burbujas de gas, que atraviesan una fase pulpa (agua y partículas suspendidas de la roca inicial), para colectar material previamente hidrofobizado. En términos netos, las burbujas, principalmente gobernadas por fuerzas de empuje, se mueven verticalmente hacia arriba mientras que el líquido (pulpa) se mueve verticalmente hacia abajo. Estudios indican que la distribución y el movimiento de las burbujas en columnas no es homogéneo. Consecuentemente, se puede hipotetizar que el movimiento de las burbujas en celdas de flotación de tipo columnar está asociado a patrones de flujo que impactan el transporte de líquido, y con esto, la transferencia de reactivos. El objetivo de este trabajo es estudiar cómo dicho movimiento conjunto de líquido y gas afecta el transporte de reactivo superficialmente y no superficialmente activo a través de un flujo de burbujas. Simultáneamente se presentan variantes en la metodología de medición de la velocidad superficial de gas para obtener un parámetro de caracterización de gas en celdas de flotación columnar más robusto y de mayor significado físico. La metodología experimental de trabajo involucra el estudio del transporte radial de reactivo en un sistema de laboratorio 2-D mientras que la dispersión de gas y el transporte axial de reactivo se evalúa en una columna piloto de flotación. Estudios de laboratorio en el sistema 2-D indicaron que la resistividad aparente al transporte de los reactivos utilizados (Espumante Aerofroth 70 Plus y Sulfato pentahidratado de cobre) fue menor en el uso del reactivo no superficialmente activo (Sulfato de cobre) y que esta disminuyó en presencia de un flujo de burbujas. De lo anterior se concluye que la metodología y el punto de incorporación de reactivos son clave para el correcto funcionamiento de una operación de flotación. En el sistema 3-D se confirma que el diámetro del tubo muestreador es relevante para obtener resultados representativos de la velocidad superficial de gas en una celda columnar. Un modelo matemático del tipo exponencial para estimar este valor a partir de un tubo muestreador de diámetro arbitrario fue obtenido. Finalmente los resultados del transporte de reactivo axial indican que es posible dispersar un reactivo con una tendencia cercana a la homogeneización a lo largo de todo el eje axial, comportamiento que es esperable en una columna de flotación a escala industrial.
10/10/2022

La industria extractiva de minerales, en el Perú, es un actor muy importante de desarrollo económico y tecnológico. Destacando el cobre como principal mineral. Es importante, como país minero, desarrollar investigaciones y tecnologías que ayuden a mejorar el proceso de extracción y concentración de minerales. En la industria minera actual, donde se ha conseguido un gran avance en la automatización, aún existen grandes retos y oportunidades de mejorar los procesos en búsqueda de una mejor eficiencia. Una de las etapas más importantes y críticas es la concentración de minerales mediante el uso de celdas de flotación. El control efectivo de este proceso permite obtener niveles adecuados e importantes de grado y recuperación en el concentrado de mineral. En el caso de las celdas de flotación tipo columna, el comportamiento es multivariable y muy dinámico por ser dependiente de los cambios de las características del mineral que se procesa y de las perturbaciones de la planta. Es ampliamente conocido que el control predictivo basado en modelos constituye una poderosa herramienta de control de plantas multivariable que presentan un comportamiento dinámico complejo como en el caso de la celda de flotación tipo columna. Es por esto, que el objetivo en la tesis es diseñar un controlador predictivo generalizado (GPC) multivariable para el control efectivo de una celda de flotación tipo columna utilizada en el proceso de recuperación de cobre. El modelo matemático obtenido tiene un grado de aceptación FIT superior a 80%. Se realizaron evaluaciones comparativas del sistema de control de la celda de flotación tipo columna, con los controladores GPC multivariable y PI diseñados considerando diferentes escenarios de operación e índices de desempeño. Se determinó que, el mejor desempeño del sistema de control se obtiene cuando se aplica el controlador GPC multivariable diseñado.
Tesis