PREDICCIÓN DE CONCENTRACIONES BASADAS EN ANÁLISIS DE IMÁGENES DE ESPUMA Y CONDICIONES DE OPERACIÓN EN COLUMNAS DE FLOTACIÓN.

Abstract

Existe una oportunidad en la industria minera del punto de vista de la obtención de información relevante para la toma de decisiones operacionales, buscando fuentes que entreguen información oportuna y confiable. El presente trabajo tiene como objetivo establecer y probar una metodología de puesta en marcha y aplicación de un sensor virtual que, por medio de procesamiento de información general del proceso y la aplicación del método de proyección a variables latentes (Projection to Latent Structures, PLS), sea capaz de predecir e informar oportunamente el porcentaje de cobre (leyes de concentrado) en columnas de flotación, junto con verificar o rechazar la hipótesis que este tipo de metodologías son aplicables a leyes de concentrado en condiciones controladas. Este sensor virtual podría reemplazar los métodos tradicionales de medición que toman más tiempo o bien requieren un mantenimiento complejo que limita su utilidad.Para este propósito, se construyó una columna de flotación instrumentada para medir y controlar de forma adecuada y fidedigna todas las variables asociadas al proceso. La columna, de 20 centímetros de diámetro y aproximadamente 4 metros de altura, se diseñó de forma modular, transportable y autónoma en cuanto a control y operación. Se utilizaron controladores lógico-programables OPTO22 para el establecimiento de rutinas de control y captura de datos.También se habilitó un sistema de captura, segmentación y procesamiento de imágenes basado en el entorno MATLAB asociado a una cámara IP remota instalada en el tope del equipo. Las imágenes capturadas de la espuma son procesadas en línea para extraer sus propiedades.La columna se opera con alimentación formada mezclando aproximadamente 12 kilogramos de concentrado de la empresa El Teniente y 14 kilogramos de relave disponible, formando una alimentación al 10% de sólidos para formar 150 litros de pulpa de cobre para el llenado y operación del equipo en circuito cerrado, con una ley de cobre del 8%. Debido a limitaciones en las instalaciones y equipos auxiliares, la activación del mineral por medio de conminución y dosificación exacta de reactivos solo pudo ser realizada una única vez, optando por acondicionar por medio de agitación de alta velocidad (1000 RPM) para los otros días de operación. No fue posible la medición de pH o potencial de óxido reducción.Durante la operación, se monitorearon 17 variables de proceso y resultados metalúrgicos. Se obtuvo un total de 24 puntos de operación diferentes, tomando muestras de la alimentación, relave y concentrado. De ellos se midió la ley de cobre, por medio de una pistola de florescencia de rayos X (XRF) y las mediciones fueron contrastadas por medio de espectrofotometría de absorción atómica (AA).Se construyó un modelo PLS con todos los datos disponibles para predecir leyes de concentrado. El modelo usa 7 variables latentes y logra capturar un 51% de la varianza total en las leyes de concentrado, con un error máximo del 10% y una varianza aproximada de 1,3%. Los valores deivestadígrafos asociados muestran que el modelo es consistente con las operaciones realizadas y detecta la importancia de cada una de las variables en la regresión.Cuatro modelos adicionales fueron construidos excluyendo ciertas variables obtenidas, de manera de simular condiciones de trabajo diferentes. El resultado general muestra que el análisis de imágenes por sí mismo no es capaz de representar adecuadamente la variación natural en concentraciones (solo un 10% de varianza de concentraciones representada), pero que mejora la predicción cuando complementa las distintas variables de operación, al incrementar la captura de varianza en leyes desde un 19% a un 40%.Durante la operación quedaron en evidencia mejoras estructurales a ser realizadas al equipo, tales como inclinación del tope, agua de limpieza, entre otras, junto con tratamientos a la alimentación y monitoreos faltantes que pueden asegurar la calidad de los datos obtenidos y disminuir la incertidumbre de las predicciones. Todas estas mejoras y sugerencias fueron plasmadas en un diseño experimental propuesto para experiencias con el equipo operando a lazo cerrado.En conclusión, la hipótesis inicial se verifica al ser posible establecer y aplicar una metodología para la confección de modelos PLS basados en la operación con mineral en lazo cerrado y apoyada con análisis de imagen. El modelo establecido es adecuado en cuanto a la varianza de predicción (3%) comparado con las variaciones de otros analizadores (1-4%) lo cual lo hace una alternativa interesante de bajo costo a la hora de obtener información relevanteLa construcción e implementación del equipo fue exitosa pudiendo operar con una concentración de sólidos de aproximadamente 10% sin mayores dificultades operacionales. El sistema de detección de imágenes fue validado de forma teórica y fueron probados 5 modelos diferentes PLS basados en distintas condiciones de operación.Finalmente, hay que destacar que la contribución original del trabajo corresponde la aplicación directa de la metodología PLS en un equipo a escala piloto, construido específicamente para este trabajo.El presente trabajo fue llevado a cabo gracias al apoyo del Proyecto Fondecyt N°1160105 y la beca de magister Conicyt.