Implementación y evaluación de un sistema de detección de fallas en un simulador de una columna de flotación

Abstract

Conforme se profundiza en los procesos de beneficio de minerales, también lo hacen los yacimientos de cobre en Chile, disminuyendo los minerales oxidados y aumentando progresivamente los minerales sulfurados. Estos últimos deben procesarse en una columna de flotación, equipo que recibe la mayor parte de la variabilidad y que en la actualidad posee un control insuficiente para compensar perturbaciones instrumentales y operacionales. Buscando resolver lo anterior se realiza esta tesis la cual consiste en el desarrollo y evaluación de un sistema de detección de fallas instrumentales y de operación en un simulador de una columna de flotación. Para generar este sistema se utilizó la metodología de Análisis de Componentes Principales (PCA), que permite reducir el número de variables que explican la variabilidad del sistema, llevándolo a un nuevo plano (o dimensión) con variables independientes entre sí. Se trabajó con un simulador en estado estacionario de una columna de flotación llamado SiMetCol que permite observar y/o modificar distintas variables de alimentación (flujo, ley, densidad de pulpa, tamaño de partícula y mineralogía), de operación (velocidad superficial de aire, profundidad de espuma, agua de lavado, holdup y bias), de respuesta (ley de concentrado y recuperación) y geométricas (altura, diámetro, etc.), además de contar con un sistema experto que optimiza el uso de los recursos disponibles. Se definió un criterio de operación normal donde la ley de concentrado debe operar entre 30% y 32%, sin una mayor pérdida de recuperación, variable que fija su valor mínimo en 55% (Yianatos, et al., 1998). De un total de 12 variables iniciales, se redujeron mediante un diseño experimental de 3 etapas, donde las 8 variables resultantes fueron clasificadas en 3 grupos, alimentación (flujo, ley, densidad de pulpa, y mineralogía), operación (velocidad superficial de aire y profundidad de espuma) y respuesta (ley de concentrado y recuperación). Se identificaron de forma preliminar que las variables de alimentación más influyentes en los objetivos metalúrgicos eran la ley de alimentación y flujo de alimentación. Otras variables como el diámetro de partícula y velocidad superficial de agua de lavado fueron fijadas a un setpoint, mientras que el holdup se descartó por considerarse una variable dependiente que no aporta a explicar la variabilidad del sistema. La velocidad superficial de bias también es una variable dependiente, pero además el simulador entregó valores fuera del rango operacional e incluso negativos.