Optimización del rendimiento metalúrgico de un proceso de flotación por espuma mediante diseño de experimento factorial

• Autor: Collao Rojas, Lucio Fernando
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2024
• Institución: Universidad Nacional de Ingeniería
• Repositorio: UNI-Tesis
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:cybertesis.uni.edu.pe:20.500.14076/27934
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.14076/27934
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Flotación; Diseño factorial fraccionado; Modelo estadístico; Simulación; Optimización; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.07.05

El presente trabajo fue desarrollado en las instalaciones de una planta concentradora por flotación de 4200 TMS/día de capacidad que trata un material mineral de zinc con contenido de carbón. Se utilizo 200 kg de muestra representativa de un material mineral que ingresará a la planta concentradora durante los siguientes meses. El material mineral de estudio tiene la siguiente composición química; 6.26% de Zn, 0.85% de Pb, 0.23% de Cu, 46.65 g/t de Ag, 29.97% Fe, 0.18% de ZnOx y 0.20% de PbOx. y una gravedad específica de 3.65. El estudio se centra en determinar las mejores condiciones de las variables de flotación, pH de la pulpa, granulometría de alimentación, dosis de espumante, dosis de colector, dosis de activador y porcentaje de sólidos en peso de la pulpa, que maximicen el valor económico del proceso de flotación a nivel de laboratorio (optimización). Para determinar el efecto de las variables de flotación de estudio sobre una o varias respuestas se realizó una serie de pruebas estándar de laboratorio (prueba estándar de flotación Rougher-Scavenger, Ro-Scv), cuya estructura sigue un diseño factorial fraccionado. Las variables de respuesta estudiadas son la ley de zinc en el concentrado Ro-Scv, la ley de fierro en el concentrado Ro-Scv y la recuperación de zinc en la flotación Ro-Scv. Mediante un análisis de varianza se determinó la significancia de los efectos de las variables de estudio y sus interacciones, y mediante una regresión lineal múltiple se desarrollaron los modelos estadísticos para la ley de zinc en el concentrado Ro-Scv, la ley de fierro en el concentrado Ro-Scv y la recuperación de zinc en la flotación Ro-Scv. Mediante los modelos estadísticos se hicieron 5 simulaciones; SIM 1 (Condiciones actuales de operación), SIM 2 (Máxima recuperación global de Zn), SIM 3 (Máxima ley de Zn en el concentrado final), SIM 4 (Máximo valor económico) y SIM 5 (Máximo valor económico sin modificar la molienda actual). Para todas las simulaciones se considera los mismos resultados metalúrgicos de la flotación de carbón y de la flotación de las etapas de limpieza. Para la etapa de flotación de carbón se consideró una recuperación en peso de 6.97%, y un desplazamiento de zinc y fierro de 3.51% y 3.79% respectivamente. Para las etapas de limpieza, se consideró una recuperación en peso de 24.25%, y una recuperación de zinc y fierro de 94.86% y 9.26% respectivamente. Considerando estos valores para la etapa de flotación de carbón y las etapas de limpieza se realizó los balances metalúrgicos del circuito global de todas las simulaciones. La SIM 1 dio un valor económico de 70.7 $/t tratada, la SIM 2 dio un valor económico de 72.4 $/t tratada, la SIM 3 dio un valor económico de 72.3 $/t tratada, la SIM 4 dio un valor económico de 72.7 $/t tratada y la SIM 5 dio un valor económico de 72.1 $/t tratada. La SIM 4 que da el mayor valor económico de 72.7 $/t tratada, implica una molienda más fina del alimento al circuito de flotación, 64% -200M. Sin embargo, debido a que aumentar la fineza de la granulometría de alimentación a un valor de 64% -200M podría causar una disminución del tonelaje tratado, con las condiciones actuales de la planta, la SIM 5 es la opción más conservadora. Comparando la SIM 5 con la SIM 1 (condiciones actuales) se tiene un margen positivo de 1.44 $/t tratada. Los resultados a nivel de laboratorio fueron llevados a nivel planta, y se evaluó los resultados de una semana bajo las condiciones actuales (SIM 1) y de una semana bajo las condiciones optimizadas (SIM 5), los resultados dieron un valor promedio de 70.8 $/t tratada para las condiciones actuales y un valor promedio de 72.7 $/t tratada para las condiciones optimizadas, dando un margen positivo promedio de 1.95 $/t tratada, lo que equivale $245,277 de ingreso económico adicional al mes.