presentacion icarrera

BALANCE INTEGRAL DE SOLUCIONESPROCESOS MINA SUR OXIDOS

CODELCO-CHILEDIVISIÓN CHUQUICAMATA

BALANCE INTEGRAL DE SOLUCIONES PARA LA DEFINICIÓN DE ESTRATEGIAS DE OPERACIÓN

DE LOS PROCESOS HIDROMETALÚRGICOS

IVÁN CARRERA RADICOCTUBRE 2001

BALANCE INTEGRAL DE SOLUCIONES

PROCESOS MINA SUR OXIDOS


EQUIPO DE TRABAJO

CODELCO DIVISIÓN CHUQUICAMATA

IDESOL INGENIEROS

AYALA Y CABRERA INGENIEROS CONSULTORES

AQUACOM




TEMARIO DE LA PRESENTACION

- OBJETIVOS DEL TRABAJO

- DESCRIPCION DEL SISTEMA

- MODELOS DE BALANCE

- EVALUACION DE ESCENARIOS

- COMENTARIOS FINALES




OBJETIVOS DEL TRABAJO

- DISPONER DE UN BALANCE HIDRÁULICO Y QUÍMICO GLOBAL DE LA SITUACIÓN PRESENTE

- INTERPRETAR, ENTENDER Y CONCEPTUALIZAR LA EVOLUCIÓN DEL SISTEMA HASTA AHORA

- PROYECTAR CAUDALES Y CONCENTRACIONES DE IMPUREZAS EN EL PLS EN POSIBLES ESCENARIOS DE MEDIANO PLAZO

- DEFINIR ESTRATEGIA(S) APROPIADA(S) PARA REALIZAR LA DETENCIÓN DE LA OPERACIÓN DE LIXIVIACIÓN DEL RIPIO

CHUQUI, CONSIDERANDO DESCARTE DE LA SOLUCIÓN REFINO, RECIRCULACIÓN DE REFINO COMO REPOSICIÓN, ENVÍO DE SOLUCIONES A PROCESO(S) NUEVO(S), OTROS




DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA




CARACTERIZACION DE NODOS

ESCALA DE SIMULACIÓN: AÑOSPASO RAZONABLE : UNA SEMANA = UN CICLO

OPERACIONES OPERACIONESEN EQUILIBRIO DINAMICAS

- PTP - RAMS- PCV - RIPIO CHUQUI- BATEAS MS - GRAVAS- SX-EW- PISCINAS






PILOTOPLANTA POND

SX

ACIDO

ADITIVOS

AGUA

PLANTA EOPLANTA SX

PONDEMERGENCIA

TUNEL ESTE

TUNEL OESTE

EVAPORACION

DE REFINOPOND

RAMS

LIXIVIACION

ACIDO

REFINO

CHUQUI(MODULO)

EVAPORACION

REFINERIADESCARTE DE

POZO CASAVERDE

ACIDO

POLVOS DEFUNDICION

POLVOS FUNDICIONPLANTA DE TRATAMIENTOS

DISOLUCION3 ESTANQUE DE

DECANTACIONESTANQUE DE

MLKIHGF2F1E2E1DCBA Y2XWVUTSRPON

7 8 9 10 11 12 13 141 2 3 4 5 6

LIXIVIACION EN BATEAS

CATODOS

LAVADO DE CATODOS Y ANODOS

FILTRACIONES MANTENCION

AGUA

CATODOS

LAMINAS INICIALES

DESDE FUNDICION

1

4

MINERAL

LAVADO DE FILTRO, COALESCEDORES Y OTROS

BOTADERO

8

13

12

10

33

44

47

14

18

25

20

42

RIPIO

ANTIGUO

RIPIO

NUEVO

GRAVAS

PERDIDASFLUJO NAPAS

SUBTERRANEAS

2402

2441

2532

BANCOS

COMPUERTADESVIACION

ROTOTUNELSUPER

ROTOTUNEL ESTEROTOTUNEL

PIQUE TUNEL ESTE

RIPIOS

2

5 BORRAPTP

7

9

11

28

30

29

15

17

56

41

45

46

54

48

49

50

59

RIPIOS DECABEZA

RIPIOS60

INDUSTRIAL

51

INACALIRI

16ACIDO

EVAPORACION

71

69AGUA

EVAPORACION

70

MINA SUR

EVAPORACION

72

EVAPORACION73

DE RIPIOS

EL.: 2761

ACIDO

FILTRO

ACIDO

MINA SURAGUAS

3

79

EST.N° 2 EST.

N° 1

INDUSTRIAL

AGUA

43

REFINOPOND DE

RAMS

83

82

AGUA

INDUSTRIAL

99

40

OESTE

37

81

DESCARTE

19

EVAPORACION

89

ESTACIONBOOSTER

AGUAACIDO

METALURGICASPRUEBASAREA DE




32

18

AGUA 99

EVAPORACION124

11

10

9

13

43

8

NUEVOSRIPIOS

BATEA

SUR

ACIDO

127

PCV

PTP5

2ACIDO

BORRA

1

POLVOS

3 AGUAINDUSTRIAL

4

SX

33

SX

51

37

EO46

45

47 48

AGUAINACALIRI

ACIDO

49 CATODOS

50

DE REFINO

44

41

42

23

RMSA22

19

56

31

14RIPIO16 ACIDO

ACIDO28

24

25

RIPIOS 59CABEZA

15

EVAPORACION

30

EVAPORACION

PERDIDA

17BOTADERO 18

A.A.

POND

71

EVAPORACION

40

AGUAINDUSTRIAL

54

LAMINAS

AGUA 69

POND

EVAPORACION

70

RIPIOS 60 RIPIOSCHUQUI. 29

NAPAAGUA62

MINERAL MINA

72

EVAPORACION

73

EVAPORACION

26

20

77

ACIDO

GRAVA

MINA SURAGUA

918

711

78

6

79

80 19

81

13 14

15

85

86

2493

89

90

26

17

PONDEMERGENCIA

61

97

ACIDO82

AGUA83

PONDDE REFINO

RAMS

21

9821

EVAPORACION

74

34


DESCRIPCIÓN BALANCE HIDRÁULICO

BOTADERO RIPIOS CHUQUI




DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA



Q RiegoQ

Evap

Q Túneles

Q Pérdida

Q Napa


CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL MODELO

El modelo se ha construido con el software Visual Modflow versión 2.61: (Método de diferencias finitas; malla de elementos)

DATOS DE ENTRADA

Áreas a regarCaudales de Riego

DATOS DE SALIDA

Caudales captados en los túnelesNiveles freáticos en cualquier tiempo de la simulaciónCaudales de agua fresca que ingresan desde aguas arribaCaudales de pérdida




ZONA MODELADA



Botadero de Ripios

Túnel Oeste

Túnel Este


REPRESENTACIÓN DE LOS MÓDULOS DE RIEGO




NIVELES OBSERVADOS EN SONDAJES




RESULTADOS CALIBRACIÓNNIVELES MEDIDOS Y SIMULADOS



Sondaje 1863 Sondaje 3326


RESULTADOS CALIBRACIÓN

AJUSTE CAUDAL BOMBEADO EN ESTACIÓN BOOSTER




DESCRIPCIÓN BALANCE DINÁMICO


CIRCUITO DE SIMULACIÓN

- El balance dinámico es iterativo. Se determina el ciclo i a partir del ciclo i-1 y anteriores. Se requiere los datos al inicio (ciclo 0) del circuito a simular

- El diagrama de flujos simulado es único. No es posible introducir “nodos” que no se encuentren ya programados

- Los nodos de procesos (PTP - Bateas - RMSA - Nuevos) programados se pueden “prender” y “apagar” según sea el caso simulado

- Balance se puede simular a inventario constante o variable

( referido al caudal total de refino)


FLEXIBILIDADES DEL CIRCUITO

• Tres procesos nuevos a definir operando con una planta de SX nueva y Piscina de PLS y Refino

• Un proceso de Abatimiento de Impurezas• Descarte neto de refino en Piscina RF• Recirculación de refino como agua de reposición a los

nodos PTP - Bateas - RMSA - SX actual

RESULTADOS - VARIABLES• Cobre• Ácido• Impurezas:

– Manganeso - Aluminio - Fierro Total - Cloruro– Calcio - Sodio - Potasio - Ferroso - Férrico


PROCESOS NUEVOS

PARÁMETROS PRINCIPALES• Constante de Transformación por Elemento• Caudal de Solución Alimentada al Proceso• Constante de Proporción del Caudal PLS• Caracterización del Refino Alimentado (Caudal -

Concentración)MÉTODO DE CÁLCULO PLS PROCESO NUEVO

• Caudal

• Concentración

)1()( iQKiQ INPLS

)()1(][)1(

)(][iQ

iXiQFiX

PLS

ININELEMPLS


DEFINICIÓN DE CICLOS NODO RAMS

t1t0 t2t10 t3t5t4

Teq

QReq

QPLSeq

t6 t7 t8 t9

XGENeq

Eeq

Tonelaje en Riego

Caudal Riego RFCaudal Salida PLSGeneración Especie Xj

Evaporación


MÉTODO DE CÁLCULO

• Determinación Valores de Equilibrio– Caudal de Riego

– Disolución / Consumo Especies

– Caudal PLS

• Determinación Inventario RMSA

• Concentración del PLS RMSA

)t(tTonelajeRiego TasaQ 45EQRIEGO

ConsumoTonelajeEQACIDO XDisoluciónLeyTonelajeEQ

ESPECIE X

EQOUT

EQIN

EQPLS QQiQ )(

)1()()()( iInviQiQiInv OUTIN

)(

)1()()()(][ 4646

iQQ

iXttiXttiXiX

INVPLS

INVOUTINPLS


RIPIOS CHUQUI

RIPIOS

GRAVAS

26 29

73

RO

TO

TU

NEL

90

90a

Aporte Napa 62

Pérdidas 61 97a

97Pond

Emergencia

Agua Mina Sur 89

86

Solución Booster

25

Empape

Empape

30

Visual ModflowVisual Modflow

Balance


MÉTODO DE CÁLCULO

– Velocidad de transporte vertical en el ripio– Altura media del ripio– Tasa de evaporación– Caracterización del Aporte Napa (Concentración)– Caracterización de flujos inicial (ciclo 0):

» Recirculación PLS a Ripios» Riego Ripios» Evaporación Ripios» Solución Salida Ripios» Solución de Empape Ripios y Gravas


MÉTODO DE CÁLCULO

• Transformación de las curvas de volumen de ripios y gravas en tonelajes y caudales

• Determinación de los tonelajes de ripio en riego: Area x Altura x Densidad Aparente Ripios

• Determinación del retardo en los ripios• Generación / Consumo de especies en Ripios

– tP: i - t0 - dR + Edad

– tF: i - t0 + Edad

• Balance de Materiales en Ripio– Caudal PLS Ripio– Concentración PLS Ripio

)()(10

)()( PjFj

KjKK

j tDtDLiT

iX

);()()()( RROUTRINPLS diiInvdiQdiQiQ

)()(

/)()()()(

iQiQ

ConsGendiXdiXdiXiX

INVPLS

RINVROUTRINPLS


DESCRIPCIÓN BALANCE EQUILIBRIO


BALANCE DE EQUILIBRIO

• SE CONSIDERA TODOS LOS NODOS (PROCESOS, NODOS DE MEZCLA, NODOS DE DISTRIBUCION). SE TIENE DOS CASOS:

- DIAGRAMA DE BLOQUES ACTUAL

- DIAGRAMA DE BLOQUES GENERAL

• EN CADA CASO, SE RESUELVE SISTEMA LINEAL DE ECUACIONES. PARA RESOLVER LOS BALANCES DE COBRE, IMPUREZAS, Y ACIDO, EL SISTEMA DE ECUACIONES SE RESUELVE MATRICIALMENTE

• EL BALANCE DE SOLUCIONES DE CADA ESCENARIO SE RESUELVE ALGEBRAICAMENTE


BALANCE DE EQUILIBRIO

• LOS DATOS DE ENTRADA RELATIVOS A CONSTANTES DE DISTRIBUCIÓN DE FLUJOS SE OBTIENEN DE LA BASE ESTADÍSTICA

• PARA CADA CASO, SE UTILIZA LA MISMA BASE DE DATOS QUE LA UTILIZADA EN EL BALANCE DINAMICO, CON LAS EXCEPCIONES CORRESPONDIENTES

• LOS PROCESOS DINAMICOS SON CONSIDERADOS EN UNA CONDICIÓN DE PSEUDO-EQUILIBRIO


INTEGRACIÓN DE BALANCES



RESULTADOS

DATOSBALANCE QUIMICO BALANCE QUIMICO

DE EQUI LI BRI O DI NAMICO

RESULTADOS DATOSBALANCE

HI DRAULICO RIPI O

RESULTADOS


EVALUACIÓN DE ESCENARIOS




ESCENARIO 1

DESCRIPCIÓN: CONSISTE EN REGAR UN CAUDAL CONSTANTE DE SOLUCIÓN DE REFINO DURANTE UN PERÍODO DE 3 AÑOS. LA SUPERFICIE REGADA PERMANECE INALTERADA RESPECTO A LA SITUACIÓN INICIAL (ENERO DE 2001)

CAUDAL DE RIEGO : 39.800 M3/DÍAAREA REGADA : 543.000 M2

TASA DE RIEGO : 3,1 LT/HR/M2




ESCENARIO 1



Escenario 1: Descripción de las ZonasZona Área Se prende Se apaga Prof. Media Prof. Media

el día el día Ripios Gravas(m2) (m) (m)

2 543,125 0 1099 84.2 76.1


ESCENARIO 1




ESCENARIO 1



Escenario 1: Vol. Sat. Gravas

250

252

254

256

258

260

262

264

266

268

270

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

Tiempo (días)

Volu

men

(m

ill m

3)


ESCENARIO 1



Escenario 1: Vol. Sat. Ripios

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

Tiempo (días)

Volu

men

(m

ill m

3)




ESCENARIO 1 PLS TOTAL A SX

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

0 50 100 150

Ciclos

Con

cen

tració

n (

gp

l)

Cloruro Manganeso Aluminio Fierro




Caracterización de PLS a SX Equilibrio Escenario 1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Cu FeT Al Mn Cl H+Elemento

Co

nce

ntr

ació

n [

gp

l]

EstadísticoEquilibrio




ESCENARIO 1, GRAVAS INERTESPLS TOTAL A SX

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

0 50 100 150

Ciclos

Con

cen

tració

n (

gp

l)





ESCENARIO 1, MENOR REACTIVIDAD EN BATEASPLS TOTAL A SX

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

0 50 100 150

Ciclos

Con

cen

tració

n (

gp

l)



ESCENARIO 2A

DESCRIPCIÓN: EFECTO DE LA OPERACIÓN LOS RAMS

EL CAUDAL DE RIEGO EN EL RIPIO CHUQUI DISMINUYE HASTA UN VALOR DE 31.065 M3/DÍA. LUEGO DE CONCLUIDO EL PROYECTO RAMS (DÍA 1.000) EL CAUDAL VUELVE A 39.800 M3/DÍA

PARA MANTENER LA TASA DE RIEGO CONSTANTE EN EL RIPIO CHUQUI, SE HA DISMINUIDO Y POSTERIORMENTE INCREMENTADO LA SUPERFICIE DE RIEGO PROPORCIONALMENTE A LA VARIACIÓN DEL CAUDAL DE RIEGO




ESCENARIO 2A




ESCENARIO 2A



Escenario 2a: Vol. Sat. Gravas

240.00

242.00

244.00

246.00

248.00

250.00

252.00

254.00

256.00

258.00

260.00

262.00

264.00

266.00

268.00

270.00

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Tiempo (días)

Volu

men (

mill m

3)


ESCENARIO 2A



Escenario 2a: Vol. Sat. Ripios

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Tiempo (días)

Volu

men (

mill m

3)




ESCENARIO 2 ACAUDAL PLS TOTAL A SX

290.000

300.000

310.000

320.000

330.000

340.000

350.000

360.000

0 50 100 150 200 250

Ciclos

Cau

dal (m

3/c

iclo

)




ESCENARIO 2 APLS TOTAL A SX

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

0 50 100 150 200 250

Ciclos

Con

cen

tració

n (

gp

l)





Caracterización de PLSEquilibrio Escenario 2A

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Cu FeT Al Mn Cl H+

Elemento

Co

nce

ntr

ació

n [

gp

l]

Estadístico

Equilibrio


ESCENARIO 3D

DESCRIPCIÓN: DETENCIÓN COMPLETA DEL RIEGO EL DÍA 7

EL CAUDAL SE LLEVA DE 39.800 M3/DÍA A 0 M3/DÍA EN FORMA INSTANTÁNEA




ESCENARIO 3D




ESCENARIO 3D



Escenario 3d: Vol. Sat. Gravas

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

250

260

270

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

Tiempo (días)

Volu

men

(m

ill m

3)


ESCENARIO 3D



Escenario 3d: Vol. Sat. Ripios

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

Tiempo (días)

Volu

men

(m

ill m

3)


COMENTARIOS FINALES






COMENTARIOS FINALES

- EL DESARROLLO DEL BALANCE PROPORCIONA UNA METODOLOGÍA VÁLIDA PARA ESTIMAR EL COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA (PROCESOS DE LA LÍNEA HIDROMETALÚRGICA DE LA DIVISIÓN CHUQUICAMATA)

- EL DISEÑO AD HOC DE UN SOFTWARE DE MANEJO AMISTOSO, PERMITE LA EVALUACIÓN OPORTUNA DE DISTINTAS OPCIONES DE OPERACIÓN

- EL USO DEL MODELO HA ORIENTADO OPORTUNAMENTE LA GESTIÓN FUTURA DE LOS PROCESOS Y PROYECTOS DE LÁ LÍNEA HIDRO DE CHUQUICAMATA, APORTANDO CONSECUENTEMENTE CON ELLO, VALOR AGREGADO AL NEGOCIO DE CODELCO

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