Estudio y puesta en marcha de un sistema de medición de viscosidad en línea para la preparación y adición de floculante en planta concentradora ujina

Abstract

La Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi, CMDIC, se dedica a la extracción y producción de concentrado de cobre y concentrado de molibdeno, situándose dentro de las seis principales productoras cupríferas del mundo y la segunda más grande de Chile. Dentro de sus operaciones cuenta con la mina rajo abierto Rosario y la Planta concentradora Ujina. Es en la planta donde se realiza el proceso de espesamiento de concentrado y de relaves, para los cuales se utiliza floculante (entre otras cosas), con el fin de que las partículas en suspensión presentes en un liquido se agrupen y sedimenten más fácilmente. Lo ideal es que el concentrado de cobre se envíe a puerto con un 65% de solido y que el espesamiento de relave logre la mayor recuperación de agua posible, debido a la zona de escasez hídrica en la que se encuentra la compañía. Actualmente, la compañía no cuenta con una medición en línea de viscosidad en la preparación de floculante madre, por lo que las tomas de muestra se realizan de forma manual y el análisis de ellas está a cargo del laboratorio, el cual envía las mediciones al operador para que calcule los datos y los entregue a DCS. Es por esto que se ve afectado el Ciclo de Gestión de Riesgo, al detectarse diversos factores de riesgos en el proceso de la preparación y adición de floculante. Esto ocasiona que los parámetros de este compuesto no estén en sus valores óptimos debido a la falta de un sensor en línea para la preparación y verificación del floculante, ya que no se tiene una retroalimentación rápida del proceso y se encuentra sometido al constante error humano. Por la problemática anterior, es que el principal objetivo de esta memoria consiste en ” Contribuir en la etapa de instalación y puesta en marcha de un sistema de medición de viscosidad adquirido por la Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi (CMDIC) para mejorar la preparación y adición de floculante que va hacia los procesos de concentrado de cobre y de recuperación de agua en espesadores.”. Para la realización del objetivo, se presentan los parámetros necesarios que requiere la compañía para la instalación de un medidor de viscosidad en línea. Además, se presenta un Estado del Arte donde se explica el concepto de viscosidad, otros instrumentos que se encuentran en el mercado y que son capaces de ayudar con las mediciones de viscosidad, se explica la separación solido-líquido por medio de floculantes, presentando diversos estudios y tesis que aportan al conocimiento de este fluido, junto con su preparación y el uso en la industria minera. Posteriormente, se presenta el proceso de preparación y adición de floculante en CMDIC con los diagramas P&ID desde el proceso de preparación hasta el envío a los espesadores. Para esto se utiliza norma ISA en la reconstrucción de los diagramas existentes y se añade lo correspondiente a la modificación realizada por el viscosímetro seleccionado. Una vez explicado el proceso, se continua con el equipo escogido por CMDIC para integrarlo al proceso, este corresponde al Viscometer VML In-Line de SNF. Se explican las características del equipo, su funcionamiento, las características de Hw interno (con sus respectivos componentes), la instalaciones realizadas para la tubería, conexión de energía y comunicación desde al equipo hasta DCS, se explica el funcionamiento de su pantalla HMI y las mantenciones preventivas que se deben llevar a cabo cuando se utilice el equipo. El VML cuenta con un PLC Siemens S7 el cual tiene comunicación Modbus TCP, la cual se envía por fibra óptica hasta un controlador ABB AC 800M que esta conectado al sistema DCS de la planta. Para la integración a DCS, se presenta la conversión de los parámetros de decimal a hexadecimal que realiza el PLC a partir de la norma IEEE-754, como se separan y se guardan en los registros, a partir de los cuales el controlador los toma y los vuelve a su estado original en decimal. Para finalizar, se presentan los resultados obtenidos tanto de forma local por medio del HMI que se encuentra en terreno, así como también los resultados obtenidos de forma remota en el DCS de la planta, con los cuales se realiza un análisis que demuestra el cumplimiento del objetivo principal. Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi, CMDIC, is dedicated to the extraction and production of copper concentrate and molybdenum concentrate, ranking among the six main copper producers in the world and the second largest in Chile. Its operations include the Rosario open pit mine and the Ujina concentrator plant. It is in the plant where the concentrate and tailings thickening process is carried out, for which flocculant is used (among other things), so that the suspended particles present in a liquid to group together and settle more easily. Ideally, the copper concentrate is sent to port with 65% of solid and for the tailings thickening achieves the greatest possible water recovery, due to the area of water scarcity in which the company is located. Currently, the company does not have an online viscosity feasurement in the preparation of the mother flocculant, so samples are taken manually and their analysis is carried out by the laboratory, which sends the measurements to the operator to calculate the data and deliver it to DCS. This is why the Risk Management Cycle is affected, as various risk factors are detected in the process of preparing and adding flocculant. This causes the parameters of this compound to not be at their optimal values due to the lack of an online sensor for the preparation and verification of the flocculant, since there is no rapid feedback on the process and it is subject to constant human error. Due to the previous problem, the main objective of this report is to ” Contribute to the installation and start-up stage of a viscosity measurement system acquired by the Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi (CMDIC) to improve the preparation and addition of flocculant that goes towards the copper concentrate and water recovery processes in thickeners.”. To achieve the objective, the necessary parameters required by the company for the installation of an online viscosity meter are presented. In addition, a State of the Art is presented where the concept of viscosity is explained, other instruments that are on the market and that are capable of helping with viscosity measurements, solid-liquid separation by means of flocculants are explained, presenting various studies and theses that contribute to the knowledge of this fluid, along with its preparation and use in the mining industry. Subsequently, the process of preparation and addition of flocculant is presented in CMDIC with the P&ID diagrams from the preparation process to shipment to the thickeners. For this, the ISA standard is used in the reconstruction of the existing ones and the corresponding modification made by the viscometer. Once the process has been explained, we continue with the equipment chosen by CMDIC to integrate it into the process, this corresponds to the SNF In-Line VML Viscometer. The characteristics of the equipment are explained, its operation, the characteristics of the internal Hw (with its respective components), the installations made for the piping, power connection and communication from the equipment to the DCS, the operation of its HMI screen and the preventive maintenance that must be carried out when the equipment is used. The VML has a Siemens S7 PLC which has Modbus TCP communication, which is sent via fiber optics to an ABB AC 800M controller that is connected to the plant’s DCS system. For the integration to DCS, the conversion of the parameters from decimal to hexadecimal carried out by the PLC based on the IEEE-754 standard is presented, how they are separated and saved in the registers, from which the controller takes them and returns them to their original decimal state. Finally, the results obtained are presented both locally through the HMI that is in the field, as well as the results obtained remotely in the DCS of the plant, with which an analysis is carried out that demonstrates compliance with the main goal.