Aplicacion de Analizadores en Linea Rev

Aplicación de los Analizadores en Línea en el Proceso de Flotación Equipo de Metalurgia – Goldfields La Cima S.A.A.

RESUMEN En el presente trabajo, se muestran los beneficios globales de la aplicación de los analizadores en líneas en los procesos metalúrgicos en una operación minera, que constituyen actualmente herramientas importantes en toda operación minera. Se detalla en forma concisa los mecanismos de medición de los analizadores en línea de partículas y de leyes, específicamente para los analizadores PSI 200 y Courier 6SL, para un entendimiento básico de su funcionamiento. Se incide en la metodología de calibración de estos equipos para tener una mayor confiabilidad de los resultados, haciendo uso del software Outocal y corroborando las calibraciones mediante gráficas de contraste. Se realiza un comparativo entre la calibración convencional y la calibración empírica en base a data de compósitos de guardia. Se concluye con algunos ejemplos de aplicaciones prácticas y operacionales de estos equipos analizadores en línea.

INTRODUCCIÓN Los equipos analizadores en línea tanto de leyes químicas como de granulometría constituyen actualmente herramientas importantes en la optimización de los diferentes procesos metalúrgicos en una operación minera, así como en la toma de decisiones ya que brindan información confiable en tiempo real. A continuación se detallan en forma general la operación de los analizadores en línea que se tienen en Cerro Corona (Goldfields La Cima). 1. Analizador de leyes en línea Courier 6SL 1.1. Beneficios  El muestreo y análisis se llevan a cabo en forma automática y consistente las 24 horas del día. Esto permite ahorros en costos de medición y muestreo metalúrgico.  La recuperación mejora a medida que se detectan y corrigen rápidamente las perturbaciones del proceso. Las mediciones frecuentes son necesarias para el monitoreo y control de proceso en tiempo real.  La calidad del concentrado es controlable y se minimizan las variaciones no deseadas. Se optimiza la operación de planta con una menor cantidad de carga circulante, lo que se traduce en un mejor rendimiento.  La precisión de las mediciones es comparable a la de un laboratorio que analiza muestras manuales de alta calidad. Los analizadores Courier® en línea utilizan la misma tecnología de análisis de

Fluorescencia de Rayos X por Dispersión de Longitud de Onda (WDXRF) que se utiliza en los analizadores de laboratorio de alto rendimiento.  Los resultados de las pruebas y modificaciones de proceso están disponibles enseguida, lo que motiva y acelera el desarrollo del proceso.

Figura 1 : Proceso continuo de aplicación del analizador en línea Courier 6SL. 1.2. Principio de Operación  La radiación generada por el tubo de Rayos X saca a los electrones de su órbita en el átomo (”excitación”).  Un electrón de un nivel más alto llena la posición dejada por el electrón anterior. La diferencia de energía entre los niveles es emitido como una fluorescencia de rayos X (fotón).  El fotón de energía es característica de cada elemento.  El número de fotones está relacionado a la concentración en la muestra y es medido por un detector.

Figura 2 : Principio de operación de XRF

1.3. Aspectos Generales de la operación del Courier 6SL  Muestreo primario: El dispositivo de toma de muestras primarias dirige una parte del flujo de proceso al equipo de multiplexión para el muestreo secundario. Existe una gama de dispositivos de muestreo primario Outotec probados para diversas situaciones. Una muestra primaria representativa de 70-300 l/min circula en modo "fast loop" hasta el muestreador secundario y retorna a un punto adecuado del proceso. La baja altura requerida por el analizador Courier® 6 SL generalmente permite el manejo de flujos de muestra por gravedad, sin necesidad de bombeo.  Control del analizador: El panel de control de la sonda del analizador Courier® 6 SL posee un terminal gráfico complementado por switches de control y luces indicadoras. El despliegue de pantalla muestra las mediciones más recientes y el estado del analizador. El mismo gabinete aloja los módulos de interfaz y de control para el monitoreo y control del sistema de muestreo primario y secundario.  Demultiplexión: Se puede utilizar una demultiplexión opcional para desviar el pequeño flujo de pulpa a través de la celda de flujo del analizador al punto apropiado.  Medición: La sonda del analizador Courier® 6 SL combina el método de medición de fluorescencia de rayos X por dispersión longitud de onda de alto rendimiento y el método económico de medición de fluorescencia de rayos X por dispersión de energía de una manera singular y eficaz en cuanto a costos. El analizador posee una medición de referencia automática para fines de estabilidad de los instrumentos y de auto-diagnóstico. La sonda del analizador contiene los componentes analíticos esenciales dentro de un cierre de acero inoxidable protector IP56 (diseñado para cumplir con los requerimientos de la norma NEMA 4X).  Muestreo de calibración: El dispositivo de muestreo de calibración incorporado ayuda al operador a extraer una muestra verdaderamente representativa y posible de repetir a partir de la pulpa medida para fines de análisis comparativos de laboratorio. Los datos de calibración pueden ser leídos desde el analizador y enviados al programa de calibración Outocal de la estación administradora.

Figura 3 : Operación del analizador en línea Courier 6SL A continuación se muestra una instalación típica del Courier 6SL, a dos niveles, la cual corresponde a la instalación en Cerro Corona.

Figura 4 : Instalación típica de Courier 6SL a dos niveles 2. Analizador de granulometría en línea PSI 200 2.1. Beneficios  El monitoreo y control del tamaño de partícula mejora la molienda y el rendimiento del circuito de molienda.  También mejora la siguiente etapa del proceso al reducir el consumo de reactivos a un mínimo, aumentando la recuperación y la eficiencia del espesamiento / filtrado. 2.2. Principio de Operación  El instrumento PSI 200 mide un gran número de partículas directamente a partir de una muestra representativa. La medición utiliza un sensor de alta precisión que mide el tamaño de partículas seleccionadas en forma aleatoria.

El sensor envía la información a una unidad PLC, donde es convertida en lecturas porcentuales de malla o de micrones. El resultado es actualizado una vez por segundo en base a 120 mediciones efectuadas durante los 60 segundos precedentes.

Figura 5 : Mecanismo de acción de analizar de partículas PSI 200 2.3. Aspectos Generales de la operación del PSI 200 El analizador de tamaño de partículas PSI 200 es un instrumento diseñado para la medición granulométrica en línea en plantas de procesamiento de minerales. Su principio de medición está basado en la medición directa del tamaño de partícula mediante un sensor automático de alta precisión. Este instrumento requiere una muestra representativa de 70–170 litros / minuto extraída a partir del flujo de proceso. El resultado de la medición es desplegado localmente en una pantalla y enviada como señal análoga de 4–20 mA o serial utilizando el protocolo Modbus RTU. Existen dos versiones principales del instrumento: unidad de un solo flujo y de multiflujo. Hay varias opciones disponibles para el muestreo primario, medición de densidad y despliegue remoto de resultados en una unidad PC.  Muestreo: El muestreo representativo constituye el requerimiento esencial para la medición confiable de tamaño de partículas. Los dispositivos de muestreo estáticos Outotec LSA, NLA, PSA y los CPS de dos etapas ofrecen una solución probadamente libre de mantención. La opción de control del dispositivo de muestreo tiene funciones programables de lavado y remoción de basura (NLA).  Medición de tamaño de partícula: El Instrumento indicador de Tamaño de Partícula PSI 200 es un analizador en línea que sirve para medir la distribución de tamaño de las partículas suspendidas en la pulpa. Pueden medirse las partículas de tamaño de malla 25–500 (500–25 μm y con opción ultra-fina de hasta 5 μm). Un flujo de muestra primaria de 70–170 l/min (50–300 l/min. máx.) es reducido a un flujo estable de 10 l/min. Existe un tanque estabilizador que contiene una malla para remover la basura y control de nivel que permite evitar sobretamaños, burbujas de aire y mantener un flujo contínuo gravitacional que alimenta al sensor del PSI 200. El sensor del PSI contiene el mecanismo de medición directa de tamaño de partícula. La abertura del medidor es medida por un sensor de posición electrónico de alta precisión. La electrónica digital en base a una unidad PLC, convierte las mediciones del sensor en dos señales de salida de 4–20 mA por flujo medido. Estas señales corresponden a una clasificación de malla para tamaño de partículas, tal como la de un porcentaje que pasa por una malla de 74 micrones. Esta misma información también se muestra en el pantalla digital del instrumento.  Calibración: El instrumento PSI 200 es calibrado mediante la medición de una serie de muestras. Las lecturas de la señal del sensor se correlacionen con los análisis de clasificación del laboratorio

correspondientes. Una vez iniciado el procedimiento de calibración automático, las lecturas del sensor se almacenan y la muestra medida por el sensor es desviada por el muestreador de calibración a un balde de muestra.

Figura 6 : Instalación típica y componentes de PSI 200

CALIBRACIÓN CONVENCIONAL DE ANALIZADORES EN LÍNEA El motivo de la calibración de los analizadores en líneas se debe a que las lecturas de un elemento tienen dependencia en la composición y relación con los demás elementos. Se cuentan con procedimientos brindados por Outotec para la realización de las calibraciones de ambos analizadores. Sin embargo, con la experiencia adquirida se han modificado ciertos criterios de calibración obteniéndose resultados con mayor confiabilidad. 1. Esquema de trabajo de calibración de analizadores en línea Para la calibración de ambos tipos de analizadores en línea, se sigue el siguiente esquema de trabajo.

Figura 7 : Esquema general de calibración 2. Software empleado para calibración El software específico empleado para realizar la curvas de calibración es el OUTOCAL, el cual es brindado también por Outotec. Este software busca las mejores ecuaciones para linealizar los resultados obtenidos por los analizadores comparándolos con los resultados de laboratorio. Para el caso del Courier, nos permite determinar una curva de calibración aplicando coeficientes a los valores de las intensidades de los diferentes canales de medición registrados por el equipo, con la finalidad de que el resultado obtenido de esta curva sea la ley del elemento químico que estamos requiriendo.

Figura 8 : Resultados de leyes de laboratorio de las muestras de calibración del Courier 6SL

Figura 9 : Valores de intensidades registradas por el analizador Courier 6SL

Figura 10 : Ejemplo de calibración de Courier con software Outocal Tras la obtención de estas curvas de calibración, estas son insertadas en la ficha de modelos con los que el software del equipo calcula los resultados de leyes en base a las intensidades.

Figura 11 : Ejemplo de curvas de calibración del Courier 6SL Para el caso del PSI 200, el Outocal nos permite obtener una curva de calibración en base a los valores de AVERAGE y STD registrados por el equipo de las mediciones que realiza continuamente sobre las partículas. Es con estos dos valores que se determinan los coeficientes adecuadas para obtener como resultado la fracción de malla que se requiere medir en línea, comparando con los resultados de granulometría obtenidos en el laboratorio.

Figura 12 : Valores de granulometría determinados en laboratorio

Figura 13 : Valores de mediciones realizadas por PSI 200

Figura 14 : Ejemplo de calibración de PSI con software Outocal

AJUSTE DE CALIBRACION COMPARATIVO DE ANALIZADORES EN LÍNEA La calibración convencional demanda gran cantidad de tiempo por el manipuleo y preparación de muestras, además de implicar costos asociados debido a los ensayes en laboratorio químico. Es por ello que es frecuente, realizar comparativos entre los resultados compósito obtenidos por estos analizadores en línea con respecto a los resultados oficiales de cada guardia analizados en laboratorio cotidianamente.

1. Gráficas de contraste o comparativas Este comparativo nos permite obtener gráficas de contraste mediante las cuales se evalúan la performance de las curvas de calibración empleadas, tanto en el Courier como el PSI 200 y detectar anomalías de diferente índole.

Figura 15 : Ejemplo de gráfica comparativa para Courier 6SL (Cabeza)

Figura 16 : Ejemplo de gráfica comparativa para Courier 6SL (Cola Cl-Scv)

Figura 17 : Ejemplo de gráfica comparativa para PSI 200 (p80) Además con estos comparativos obtenidos, podemos ajustar significativamente las curvas de calibración establecidas con las muestras de calibración. 2. Ajuste de calibración mediante data comparativa La data recolectada en estas gráficas de contraste, son llevadas al Outocal, teniendo como variables de entrada, las leyes compósito o granulometrías registradas por los equipos analizadores y teniendo como objetivo o resultados los valores obtenidos en laboratorio por cada guardia. Con esto linealizamos las curvas de calibración de actuales, corrigiendo ciertos sesgos, teniendo mayor confiabilidad de resultados. Mediante esta práctica, se han venido registrando disminuciones en los errores y variaciones de lecturas entre lo reportado por los analizadores en línea y los datos reales, sobre todo en el analizador de leyes Courier 6SL

Figura 18 : Valores compósito de leyes registrados por el Courier 6SL

Figura 19 : Ejemplo de calibración lineal mediante leyes comparativas 3. Resultados del ajuste de las curvas de calibración Para el analizador de leyes Courier 6SL, se han observado mejoras significativas en los valores de leyes reportados por el equipo mediante este metodología de ajuste. Se han disminuido los porcentajes de error entre los valores del Courier y los valores reales de laboratorio.

Tabla 1 : Errores relativos asociados a las leyes reportadas por el Courier 6SL ANALISIS DE COBRE % ERROR

MUESTRA

LEY PROMEDIO %Cu

Jul-12

Ago-12

Sep-12

Oct-12

Nov-12

CABEZA

0.70

14.6

14.3

7.4

9.2

5.9

CONC.FINAL

20.41

6.9

5.3

6.3

6.1

5.2

RST

0.08

32.0

23.1

14.7

18.8

17.0

CST

0.34

19.5

18.7

13.3

14.4

13.7

Figura 20 : Disminución del porcentaje de error en leyes reportadas por el Courier 6SL

USOS OPERACIONALES DE LOS ANALIZADORES EN LÍNEA Los beneficios de uso fueron mencionados anteriormente en este documento, resaltando siempre que los analizadores en línea constituyen actualmente herramientas importantes en la toma de decisiones en operación. Las aplicaciones y usos en operación de plantas metalúrgicas han permitido optimizaciones de procesos ya que se tiene información confiable en tiempo real. En esto radica conocer la operación de estos analizadores para poder realizar buenas calibraciones. Ejemplos breves de aplicaciones de estos analizadores se mencionan a continuación:  Los valores de leyes y granulometrías reportados por los analizadores en línea pueden ser historiados mediante el PI System, con lo cual la data en línea no se pierde y puede ser empleada estadísticamente en correlación con otros parámetros de operación.

p80 ↑ - %Rec ↓

p80 ↓ - %Rec ↑

Figura 21 : Ejemplo de correlación entre el p80 registrado por PSI comparado con la recuperación rougher de cobre  Valores registrados por equipos analizadores se muestran en tiempo real en pantallas de salas de control, con lo cual se puede ir analizando los cambios en los procesos de molienda y flotación para tomar las acciones correctivas ante cambios bruscos de operación.

Figura 22 : Pantalla de sala de control (Delta V) con datos de analizador de leyes Courier 6SL

 Utilización de valores registrados por los analizadores en línea para sistemas de control experto como variables de entrada. Actualmente ya implementado en Cerro Corona.

Figura 23 : Ejemplo de empleo de data del Courier en sistema experto de flotación  Además de los resultados en línea, los analizadores en líneas permiten obtener muestras representativas de compósitos de guardia, las cuales pueden considerarse como oficiales para los balances metalúrgicos de producción.

Figura 24 : Esquema de empleo de muestras compósito del Courier 6SL Existen aplicaciones diversos dependiendo del tipo de operación y del tipo de analizador en línea con que se cuenta.

CONCLUSIONES  Los analizadores en líneas son en la actualidad herramientas importantes en toda operación minera para optimizar procesos y obtener mejores resultados de producción.  El beneficio más importante del empleo de analizadores en línea es la frecuencia y rapidez de las mediciones precisas. Esto permite una reacción rápida a los cambios en el comportamiento metalúrgico del circuito de flotación.  El aspecto más importante sobre el mantenimiento de estos analizadores en líneas es la calibración de estos, ya que depende de curvas robustas para la obtención de resultados confiables.  Las gráficas de contraste nos permiten determinar si debemos corregir o ajustar las curvas de calibración en los analizadores en línea.  Los flujos de muestra primaria pueden ser utilizados para la recolección de muestras compuestas representativas para fines de registro metalúrgico.

BIBLIOGRAFÍA  Tesis de Postgrado : “APLICACIÓN DE MICROSCOPÍA EN EL PROCESAMIENTO DE MINERALES POR FLOTACIÓN” - Jose Remigio Manzaneda Cabala  Brochure Outotec “PSI200ESP”  Brochure Outotec “Courier6SLESP”  Manual Outotec “11_10000002553ea_OUTOcal_Calibration_Tool_Instr”