Balance de materia y simulación de procesos para la gestión del agua en el procesamiento de minerales

El agua está por todas partes en una planta de procesamiento. Transporta sólidos, es el escenario de reacciones químicas y sale de la planta en forma de productos, residuos y efluentes. Para gestionarla, una planta necesita, ante todo, un balance hídrico en el que pueda confiar. La conciliación de datos convierte las mediciones brutas en un conjunto coherente de caudales, y la simulación permite probar nuevos escenarios a partir de ahí. Este artículo, presentado por Etienne Braak en SIM 2026 (Congreso francés de la Sociedad de Industrias Minerales, en Châlons-en-Champagne), muestra cómo se hace esto con casos reales de plantas.

Puntos clave

• La gestión del agua requiere un balance hídrico fiable.
• El balance observado refleja el funcionamiento actual de la planta. La conciliación de datos garantiza la coherencia de las cifras de la planta.
• El balance predictivo se obtiene mediante simulación. Permite probar nuevas configuraciones, como aumentar el reciclaje, antes de hacer ningún cambio en las instalaciones.
• Juntos, estos dos balances relacionan los datos brutos de la planta con las decisiones operativas y estratégicas.

Por qué la gestión del agua es importante en el procesamiento de minerales

El sector minero y metalúrgico depende en gran medida del agua para sus operaciones. Los procesos no pueden funcionar sin agua. El agua transporta el mineral de una etapa a la siguiente y es el medio en el que tienen lugar la flotación, la lixiviación y las reacciones de los reactivos.

Las plantas también necesitan cada vez más agua. A medida que baja la ley del mineral, las plantas procesan más toneladas de mineral para producir la misma cantidad de metal. Más toneladas significan más agua.

No siempre hay agua dulce disponible, así que las plantas reciclan el agua de proceso. El reciclaje afecta al rendimiento del proceso. Se van acumulando sustancias disueltas y reactivos residuales, y los resultados de la flotación pueden variar.

Además de eso, hay tres tipos de limitaciones que afectan a la planta:

Marcos de balance de agua

El balance hídrico no se solicita de la misma forma en todas partes. El equipo de una planta lo usa para gestionar el circuito, una empresa lo utiliza para comparar sus centros de producción y los inversores lo consultan en los informes de sostenibilidad. Cada una de estas partes interesadas trabaja con su propio marco de referencia, y cada uno de ellos tiene su propio alcance, nivel de detalle y frecuencia. Todos estos marcos tienen algo en común: se basan en el balance hídrico. En la tabla se muestran los principales, nivel por nivel.

Software de simulación de procesos USIM PAC
Diagrama de flujo de gestión del agua proyecto ITERAMS

Del balance observado al predictivo: simulación de procesos

1. La configuración del simulador para el balance hídrico

El simulador de CASPEO, USIM PAC, combina cinco elementos:

• La configuración de la planta, como un diagrama de flujo
• Una descripción de la materia: minerales, partículas, agua y especies disueltas
• Modelos de cada operación unitaria
• Datos de entrada, que definen los escenarios a probar
• Un conjunto de algoritmos de cálculo

USIM PAC ofrece un balance de materia predictivo, el dimensionamiento de las operaciones unitarias y los costes energéticos.

2. Modelización del agua en un programa de simulación de procesos como USIM PAC

Un simulador gestiona el agua en cuatro frentes:

• Los modelos de separación sólido/líquido controlan las cantidades de agua
• Los modelos de tratamiento de agua controlan la calidad del agua
• El circuito rastrea cómo cambia la calidad del agua de una etapa a otra
• Los modelos de proceso relacionan la calidad del agua con el rendimiento del proceso

El último punto es el más difícil. Responde a la pregunta que más se hacen las plantas: ¿qué sucede con la recuperación si reciclamos más agua? Este punto se presentará a través de dos estudios de simulación: el primero con un circuito largo donde el agua de proceso se trata antes de regresar a la planta, el segundo, un circuito corto, donde el agua regresa directamente después de la separación sólido/líquido.

Balance de materia y simulación de procesos: qué aportan estas herramientas a la gestión del agua informo

El balance de materia muestra el estado de la planta en un momento dado. Ese es el balance observado. La simulación de procesos va un paso más allá y prueba nuevas configuraciones. Ese es el balance predictivo.

Utilizados conjuntamente, permiten:

• Recopila datos sobre las plantas y haz que sean útiles para la toma de decisiones
• Proporcionar una base sólida para monitorear las operaciones
• Abrir oportunidades de optimización
• Mejorar la gestión de riesgos, para existencias y para cambios planificados en las condiciones de operación

Estas dos herramientas vinculan los datos brutos de la planta con las decisiones que se toman a partir de ellos, tanto las cotidianas como las estratégicas. Los datos se recopilan en un solo lugar, por lo que son más fáciles de usar. Las operaciones cuentan con una base sólida para el seguimiento y surgen nuevas formas de optimización.

El artículo presenta casos prácticos de plantas reales y las conclusiones que hemos sacado de ellos. Además, analiza cómo combinar la simulación con la evaluación del ciclo de vida (ACV), como parte del proyecto Hydroshift.

Autores

• Etienne Braak, doctor. – CASPEO
• Stéphane Brochot, PhD. – CASPEO
• Marie-Véronique Durance – CASPEO

Etienne Braak presentará los métodos y herramientas de CASPEO para la gestión del agua en el SIM 2026. El congreso SIM 2026, el congreso y feria anual de la Société de l’Industrie Minérale ( la sociedad francesa de la industria minera), está dedicado al agua: «El agua: recurso esencial y retos estratégicos». Se celebrará del 6 al 9 de octubre de 2026 en Le Capitole, Châlons-en-Champagne. La ponencia se titula: «Balance y simulación: herramientas para la gestión integrada del agua en la industria minera».