Simulación fluidodinámica transiente de prototipos de celdas de flotación cónicas

Abstract

En la minería nacional existe una creciente demanda por el uso de agua para procesos, debido, entre otros factores, a una futura predominancia de plantas de concentración de cobre, que tienen un uso intensivo del recurso hídrico. El equipo responsable del mayor consumo de agua en las plantas de concentración es la celda de flotación, en la cual bajo principios físicos y químicos, se logra separar la ganga del mineral de interés, en este caso cobre. Bajo este escenario, en el departamento de Ingeniería Civil de Minas de la Universidad de Chile se está desarrollando un prototipo de celda de flotación, que es diferente a las celdas tradicionales tanto geométrica como operativamente, con el fin de llegar a un diseño que sea capaz de trabajar con pulpas más espesas y así poder disminuir el consumo de agua en el proceso. Dicho lo anterior, el tema de memoria tiene por objetivo general estudiar y caracterizar el comportamiento fluidodinámico transiente de nuevos prototipos de celdas de flotación cónicas utilizando una metodología CFD. Por otro lado, los objetivos específicos son: Estudiar el comportamiento de las celdas de flotación frente a distintas concentraciones de sólidos en la pulpa. Estudiar el comportamiento de las celdas de flotación frente a distintos caudales de inyección de aire. Caracterizar el comportamiento de las celdas de flotación estudiadas. Definir las directrices de diseño que debe tener una celda de flotación cónica. La metodología de trabajo contempla una revisión bibliográfica, seguida de simulaciones CFD a 2 geometrías de celdas de flotación cónicas inspiradas en un una celda experimental, para así identificar problemas de diseño y elaborar una nueva geometría que logre definir las directrices de diseño que hay que seguir para construir celdas de flotación cónicas más eficientes, todo respaldado por simulaciones de condiciones de operación representativas. Los resultados arrojan que las geometrías cónicas existentes, desarrolladas por el departamento de Ingeniería Civil de Minas, tienen un desempeño hidráulico deficiente en cuanto a la separación de fases, debido a el gran diámetro de la celda que causa campos de velocidades tangenciales bajos, lo cuales no propician la separación hidráulica. Se concluye que las geometrías experimentales actuales no cumplen con los requisitos de operación mínimos y deben hacerse cambios significativos en el diseño, disminuyendo la relación largo/diámetro de la celda y modificando la disposición de sus entradas y salidas.