Autor: Guenis Gómez. Unidad de Procesos Metalúrgicos. Centro de Tecnología de Materiales (CTM).FIIIDT.
La inmensa mayoría de los proyectos industriales parten del supuesto de la generación de un beneficio comercial. Antiguamente bastaba con el hecho, de que para tomar una decisión tecnológica adecuada en función a ese proyecto, que se pudiera cumplir con la rentabilidad preestablecida.
En la actualidad, respecto a la industria minero-metalúrgica, la rentabilidad preestablecida, por si sola ya no es suficiente. La siempre latente posibilidad de caídas sostenidas de los precios de los metales o una baja de las leyes de los yacimientos en explotación y la cada vez mayor necesidad de tecnologías limpias generan presiones políticas, sociales, económicas y tecnológicas para la búsqueda de mejores formas de explotación y beneficio de las operaciones extractivas y de tratamiento de minerales.
Proyecto Minería, Minerales y Desarrollo Sostenible: llevado a cabo en el año 2000 en asociación productiva entre el Instituto Internacional para el Medio Ambiente y el Desarrollo (IIED) y el Consejo Empresarial Mundial para el Desarrollo Sostenible (WBSCD). [1]
Los factores anteriormente mencionados promueven entonces la necesidad de mejorar todas las fases involucradas en el ciclo de gestión del proceso extracción-beneficio de minerales. Una parte importante de este ciclo es el Diseño de Plantas Metalúrgicas.
Según sea el objetivo que se desea alcanzar, el Diseño de una Planta Metalúrgica puede clasificarse en alguno de estos tres tipos de proyectos:[2]
- Construcción de una nueva planta. Por considerar un proceso completo de transformación del mineral y requerir el desarrollo de toda la infraestructura de apoyo necesario para la operación es el más complejo, y generalmente requiere de la participación de un equipo multidisciplinario de profesionales. Generalmente se ubica en un lugar deshabitado y cerca de las áreas de explotación.
- Expansión de una planta ya existente. Corresponde a ampliar una o más secciones de una planta de tratamiento. Se emplea de forma parcial la infraestructura existente y ocurre interferencias menores con la operación en curso. Puede haber un reemplazo parcial o total de equipos por obsolescencia.
- Mejoras operacionales. Corresponde a un proyecto para mejorar parámetros metalúrgicos (mejora de la calidad de los productos obtenidos, modernización de equipos, etc.).
En todo buen diseño de una planta metalúrgica existen tres actividades dentro del proyecto que son de primordial importancia:
- Flujograma de Procesamiento (Flowsheet) o Ruta de Procesamiento del Mineral. El cual se obtiene luego de cuidadosos ensayos de laboratorio, y en algunos casos, de ensayos en planta piloto.
- Selección y Dimensionado de Equipos. Según el flujograma de procesamiento obtenido.
- Distribución en Planta (Layout).
Se ha hecho énfasis en que una completa y bien llevada caracterización es fundamental para el conocimiento de la mena que se pretende concentrar. [3] La Caracterización Químico, Mineralógica y Metalúrgica conduce a la obtención de la ruta de procesamiento del mineral (o simplemente flujograma de procesamiento) en principio preliminar, el cual se ajusta con ensayos en escala piloto, logrando luego un Flowsheet definitivo.
Una vez caracterizada la mena a concentrar y establecida la ruta de procesamiento del mineral el paso siguiente en el diseño@ es el dimensionado y selección de los equipos. Con el dimensionado se establece el fabricante y modelo del equipo escogido según catálogos, cantidad de equipos requeridos, dimensiones de la maquinaria en sí más el espacio necesario para su mantenimiento y las operaciones conexas indispensables para su correcto funcionamiento. En el dimensionado se toman en cuenta adicionalmente la producción esperada y posibles ampliaciones a futuro, las dimensiones y características de entrada y salida del material a ser procesado en cada equipo, entre otros factores.
@Existen una serie de etapas anteriores o intermedias, que al igual que todo proyecto de ingeniería deben llevarse a cabo (p.e. estudios de línea base, estudios de prefactibilidad y factibilidad, etc.), pero que a los efectos de este escrito se obvian por cuestiones de espacio.
La distribución en planta o layout, es el proceso de ordenamiento de los elementos que conforman el sistema productivo en el espacio físico, de manera que se alcancen los objetivos de producción de la forma más adecuada y eficiente posible. Es considerada una de las decisiones de diseño más importantes dentro de la estrategia de operaciones de una organización. [4,5]
A pesar de que los Proyectos de Diseño de Plantas de Procesamiento y Beneficio de Minerales muestran similitudes básicas con respecto a aquellas orientadas al campo de los procesos químicos, la naturaleza heterogénea de los minerales y la posible variabilidad en cuanto a las características geoquímicas de la mena a medida que se avanza en la explotación, hace que para el caso de éste tipo de plantas de procesamiento se tomen medidas particulares que deben ser consideradas por separado.
Las siguientes consideraciones que deben tomarse en cuenta para un buen diseño de una planta de beneficio minero-metalúrgico:
- Disponibilidad de agua así como el Sistema del Manejo de Recursos de Agua. El agua se utiliza en los procesos de exploración, en la explotación y en la planta concentradora en operaciones como lavaderos, trituración y molienda, flotación, clasificación y espesamiento, en la fusión y electro-refinación, o en procesos hidro-metalúrgicos (lixiviación, extracción por solventes y electro-obtención). Las plantas reutilizan el recurso en sus procesos y tratan los efluentes generados, debido al potencial de contaminación del agua y su consecuente efecto en la salud humana y el ambiente.[7]
- Conocimiento de la geología y mineralogía del mineral, pruebas metalúrgicas. Es fundamental para el adecuado curso del proyecto, se logra a través de la caracterización química, mineralógica y metalúrgica y permite obtener, en conjunto con la experiencia de menas similares y operaciones en planta piloto, la ruta de procesamiento a ser aplicada en planta. Véase[8]
- Reservas y recursos. El conocimiento de los recursos disponibles en el yacimiento, en cuanto a cantidad y ley, permite estimar la inversión que puede aplicarse al proyecto minero y de planta de concentración.
- Planificación de minas y disposición de relaves. La Planificación y Control de la Producción en Operaciones Mineras es una herramienta fundamental aplicada para lograr, entre otros, cumplir estimados de producción o producir para cubrir la capacidad de la planta concentradora y detectar anticipadamente las áreas críticas, para dar solución inmediata. [9] El correcto diseño de las piscinas o lagunas de relaves es muy importante para evitar la filtración y contaminación de corrientes de aguas superficiales y subterráneas.
- Buena accesibilidad al lugar donde se encuentran los depósitos. Fundamental para el traslado de maquinaria y personal.
- Suministro eléctrico adecuado. Indispensable, sobre todo en operaciones de trituración y molienda.
- Plan de entrenamiento a los trabajadores. Importante para evitar errores y accidentes laborales, permite aumentar la productividad.
- Disponibilidad del recurso humano. El correcto funcionamiento de una planta metalúrgica depende de un equipo multidisciplinario coordinado.
- Buena estabilidad política y económica y leyes gubernamentales claras. Indispensable para el equipo inversor, el cual desea un marco jurídico y estabilidad para minimizar los riesgos de inversión.
En resumen, la gestión para el diseño de plantas metalúrgicas, si bien comparte las características básicas del diseño industrial en varias de sus etapas, debido a las particularidades de heterogeneidad de los minerales a ser procesados, requiere un cuidadoso análisis de caracterización que será la base para el diseño de conceptual del procesamiento. Dependiendo de la complejidad de la mena tratada, la información disponible y la pericia del equipo profesional, será necesario o no pruebas a escala piloto.
Su potencial afectación en el medio ambiente, las grandes inversiones requeridas y los largos tiempos para su retorno hacen necesario que la gestión de un proyecto minero-metalúrgico sea llevada a cabo por un equipo multidisciplinario altamente capacitado para garantizar el éxito.
En el Centro de Tecnología de Materiales de la Fundación Instituto de Ingeniería se han desarrollado varios proyectos en donde el diseño de plantas y la caracterización de minerales ha sido la base de trabajo, entre ellos se pueden destacar:
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· Diseño Conceptual e Ingeniería Básica para una planta Procesadora de Oro para la Pequeña Minería del Estado Bolívar, Hoja de Lata MIBAM-INGEOMIN. 2008 |
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· Aplicación de herramientas de caracterización físicoquímica y metalúrgica en la evaluación del mineral de hierro concentrado para la producción del densificante ORIMATITA®. PDVSA Industrial S.A. |
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· Ingeniería de Detalle y Procura de la Instalaciones Mecánicas para Desarrollo Endógeno Planta Integral de Carbón y Coque Metalúrgico”: Diseño de Procesos y Flujogramas de Procesos de coquización, características técnicas de hornos. EPS Minera Nacional. 2009. |
Referencias
[1] https://pubs.iied.org/pdfs/9287IIED.pdf
[2] Ventosilla, Jorge. Diseño de Plantas. Universidad Nacional Mayor de San Marcos. 2010
[3] http://www.fii.gob.ve/operaciones-complementarias-en-el-beneficio-de-minerales/
[4] Chase, Jacobs. Administración de operaciones, producción y cadena de suministros. (13va edición). Ciudad de México, México, McGrawHill.
[5] Krajewski, Malhotra y Ritzman. Operations Management: Processes and supply chains. New York, EEUU. (2015), Prentice Hall.
[6] Rus, José; Di Yorio, Carlo; Andara, Miriam; Gómez, Guenis. Diseño Conceptual e Ingeniería Básica para una planta Procesadora de Oro para la Pequeña Minería del Estado Bolívar, Hoja de Lata MIBAM-INGEOMIN. 2008. Fundación Instituto de Ingeniería. Baruta, Venezuela.
[7] Chaparro, Eduardo. Los procesos mineros y su vinculación con el uso del agua. Cepal / DRNI, Santiago de Chile, 2009.
[9] https://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtual/publicaciones/geologia/v02_n3/planeamiento.htm
Contacto: guenisgomezr@gmail.com