Servicios de consultoría en modelización y simulación de procesos metalúrgicos

La simulación de procesos metalúrgicos se basa en el uso de modelos matemáticos que reproducen el comportamiento de un circuito de tratamiento de minerales o de enriquecimiento hidrometalúrgico.

Estos modelos describen cómo fluyen las materias a través de las operaciones unitarias —trituradoras, molinos, clasificadores, celdas de flotación, reactores de lixiviación, espesadores— y cómo cada operación transforma las características de la materia prima en productos, residuos y relaves.

Los parámetros del modelo se calibran a partir de datos medidos en la planta o en ensayos, para que la simulación refleje el comportamiento real del proceso, y no un rendimiento teórico ideal.

La simulación es necesaria siempre que las decisiones conllevan un riesgo técnico o financiero que no se puede resolver solo con datos operativos o pruebas. Entre las situaciones típicas se incluyen los estudios de viabilidad y los proyectos de diseño de ingeniería, la comparación y validación de esquemas de proceso, el dimensionamiento de equipos para circuitos de trituración y separación, el análisis de escenarios para transiciones entre zonas minerales o cambios en las mezclas de alimentación, y la optimización de la recuperación cuando las interacciones entre circuitos impiden identificar la mejor estrategia operativa solo a partir de las pruebas en planta.

Un balance de materia es un ejercicio de contabilidad estático: comprueba que las entradas sean iguales a las salidas a lo largo de un límite definido del sistema en un punto de funcionamiento concreto, lo que ofrece una visión conciliada del rendimiento para un conjunto específico de condiciones.

La simulación de procesos va más allá. Toma en cuenta el comportamiento físico y químico de cada operación unitaria y predice cómo responderá el circuito a los cambios en las características de la materia prima, el tamaño de molienda, la mineralogía del mineral, las condiciones de funcionamiento o la configuración de los equipos. Responde a la pregunta «¿qué pasaría si…?» en condiciones que aún no se han probado.

En CASPEO, la simulación y el balance de materia son complementarios y secuenciales: la conciliación de datos de BILCO proporciona los datos verificados y coherentes de la planta que sirven para calibrar y validar los modelos de simulación creados en USIM PAC. Un modelo de simulación creado sin un balance de materia conciliado como base se sustenta en supuestos no verificados.

Estas tres disciplinas forman un único marco integrado en el que la calidad de cada una depende directamente de la calidad de la anterior.

El muestreo determina si los datos de la inspección reflejan fielmente las condiciones del circuito en toda la gama de tipos de mineral y estados de funcionamiento.

La conciliación del balance de materia transforma los datos medidos en una visión coherente del rendimiento, con la incertidumbre cuantificada, corrigiendo el ruido de medición y garantizando la coherencia interna.

La simulación de procesos utiliza modelos calibrados —validados con datos de prospección conciliados— para predecir cómo responderá el circuito a cambios que aún no se han realizado, como transiciones entre zonas minerales, modificaciones en el tamaño de molienda, cambios en la estrategia de reactivos y reconfiguraciones del esquema de proceso.

Invertir en simulación sin asegurarte primero de la calidad del muestreo y del rigor en la conciliación de datos es un riesgo. CASPEO cuenta con una capacidad integrada que abarca las tres disciplinas dentro de un mismo equipo. Nuestros estudios de simulación se basan en datos que han sido verificados de forma independiente antes de ajustar ni un solo parámetro del modelo.

Como mínimo, un modelo fiable del circuito de beneficio requiere: datos de caracterización de la materia prima, como la distribución del tamaño de las partículas, la mineralogía, el análisis de liberación, la ley de entrada y la dureza del mineral; un esquema de proceso completo con los parámetros de las operaciones unitarias; las especificaciones de los equipos; y datos de rendimiento medidos a partir de estudios de la planta, ensayos en planta piloto o pruebas de laboratorio.

En el caso de las plantas en funcionamiento, los datos representativos de los estudios de planta, contrastados con un balance de materia en estado estacionario, son el dato más importante. En los proyectos de nueva construcción, los modelos de simulación se van desarrollando a medida que mejoran los datos de los ensayos, y la caracterización del mineral (mineralogía, molibilidad, cinética de flotación, comportamiento de lixiviación…) sirve de base en cada fase del estudio.

Sí, y esta es una de sus aplicaciones más valiosas. En la fase de viabilidad, los modelos de simulación se elaboran a partir de datos de ensayos de laboratorio y piloto, combinados con supuestos de ingeniería sobre la selección de equipos y las condiciones de funcionamiento.

Permiten a los equipos de proyecto predecir la recuperación metalúrgica y la ley del producto en distintos tipos de mineral y zonas mineras, dimensionar los equipos de trituración y separación según los requisitos de diseño, comparar configuraciones alternativas de diagramas de flujo de forma cuantitativa y coherente, y someter a pruebas de estrés los modelos financieros mediante análisis de sensibilidad basados en el comportamiento del proceso, en lugar de en estimaciones puntuales.

CASPEO colabora estrechamente con los equipos de proyecto para evaluar la calidad de los datos de los ensayos e identificar las lagunas en la caracterización del mineral que podrían comprometer la fiabilidad de las previsiones de rendimiento.

USIM PAC es el software de modelización y simulación de procesos de CASPEO, diseñado específicamente para operaciones de tratamiento de minerales y enriquecimiento hidrometalúrgico. Desarrollado y mejorado continuamente durante más de 30 años, abarca toda la gama de operaciones unitarias a lo largo de la cadena de valor «de la mina al metal»: desde la trituración y la clasificación hasta la flotación, la lixiviación, la extracción con disolventes y la separación sólido-líquido. USIM PAC está reconocido en la investigación sobre procesamiento de minerales, revisada por expertos, como una plataforma de simulación de referencia para el modelado de circuitos de enriquecimiento.
El equipo de consultoría de CASPEO utiliza USIM PAC como motor técnico para todos los estudios de simulación. USIM PAC también está disponible como licencia de software independiente para equipos de ingeniería internos que quieran crear y mantener su propia capacidad de simulación.

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González M., Brochot S. (2018) – Desarrollo de un modelo de molino SAG basado en la prueba de diseño SAG: aplicación al diseño y la optimización de plantas. Actas del IMPC 2018, XXIX Congreso Internacional de Tratamiento de Minerales, Moscú, Rusia, ID del artículo 587, pp. 1-9.
https://onemine.org/documents/development-of-a-sag-mill-model-based-on-the-sagdesign-test-application-to-plant-design-and-optimization

Sí. La experiencia de CASPEO en simulación abarca por completo las vías de proceso hidrometalúrgicas, incluyendo la cinética de la lixiviación en montón y en tanque, la extracción con disolventes y la electroobtención, el intercambio iónico y la precipitación, la eliminación de impurezas y la purificación de soluciones.

En el caso de los yacimientos polimetálicos, los minerales complejos o refractarios y las materias secundarias, en los que los procesos combinan el enriquecimiento físico con el tratamiento químico, CASPEO simula el diagrama de flujo integrado completo en un único entorno de simulación, captando las interacciones entre etapas que se pasarían por alto si las etapas de separación física e hidrometalúrgicas se simularan por separado.

Los datos de la planta describen lo que ha ocurrido en condiciones pasadas y con un tipo de mineral concreto. No pueden predecir cómo se comportará el circuito en diferentes zonas de mineral, tras cambios en los equipos o con diferentes caudales.

Es necesario realizar un estudio de simulación cuando:

• Se acercan las transiciones entre zonas minerales y hay que cuantificar su impacto en los requisitos de tamaño de molienda, la liberación de minerales, la recuperación y la calidad del concentrado antes de que lleguen a la planta
• Se acerca una decisión importante; siguen habiendo discrepancias en la conciliación de datos a pesar de que los datos son de buena calidad
• La optimización mediante ensayos en planta se ha estancado
• Un estudio de viabilidad requiere previsiones de rendimiento para distintos tipos de mineral que los datos de los ensayos de laboratorio por sí solos no pueden abarcar

Cada modelo va acompañado de un informe técnico en el que se detallan la estructura del modelo, los datos de calibración, los supuestos sobre la caracterización del mineral y los límites de aplicabilidad, incluidos los tipos de mineral y las condiciones de explotación para los que las predicciones son fiables.

CASPEO colabora con los equipos de ingeniería de los clientes en todo el proceso para que quienes vayan a utilizar y mantener el modelo entiendan cómo se ha creado y cuáles son sus límites. Para los equipos que quieran desarrollar su propia capacidad de simulación, la formación de USIM PAC abarca la creación de modelos, la calibración y el análisis de escenarios, lo que permite a los clientes actualizar los modelos por su cuenta a medida que cambian las zonas de mineral o evoluciona el diagrama de proceso.

La simulación vincula directamente los indicadores de sostenibilidad con las decisiones operativas, lo que permite evaluar las compensaciones, fijar objetivos realistas y demostrar los avances con una base técnica transparente.

CASPEO utiliza la simulación para modelar los circuitos de agua y las estrategias de reutilización, el consumo energético de la trituración —como principal coste energético operativo—, el uso de reactivos y las emisiones al medio ambiente en distintos tipos de mineral, el comportamiento de los residuos y las características de su deposición para la planificación del cierre, así como las oportunidades de economía circular, incluido el reprocesamiento de materias secundarias. Todas las cifras de sostenibilidad se basan en el mismo modelo de enriquecimiento calibrado que se utiliza para el rendimiento metalúrgico.