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Modelamiento de Flujos de Pulpas de Cobre en Cajones de Distribución

Jalil Vega, Francisca Alejandra
Valencia Musalem, Álvaro
Hernández Pellicer, Rodrigo
Calderón Muñoz,Williams
Fuentes Aguilar, Ramón

2010

  • Datos de edición CyberDocs
  • Tipo de Documento Libro
  • Materia Minerales de cobre; transporte hidráilico; sólidos, transporte; cajón de disribución
  • Descripción
    El procesamiento de mineral de cobre es la combinación de varias unidades de operación requeridas para lograr un producto comerciable a partir de un mineral. A pesar de que la molienda del material grueso se realiza mayoritariamente en seco, la mayoría de los procesos siguientes se realiza en forma de pulpa. Las pulpas son mezclas de agua o soluciones químicas con las rocas de mineral. Los sistemas de manejo y transporte de pulpa provee ...
    El procesamiento de mineral de cobre es la combinación de varias unidades de operación requeridas para lograr un producto comerciable a partir de un mineral. A pesar de que la molienda del material grueso se realiza mayoritariamente en seco, la mayoría de los procesos siguientes se realiza en forma de pulpa. Las pulpas son mezclas de agua o soluciones químicas con las rocas de mineral. Los sistemas de manejo y transporte de pulpa proveen los enlaces entre las distintas unidades de operación usadas en el procesamiento de mineral. En este contexto, un cajón de distribución es un dispositivo que distribuye un flujo de pulpa desde un canal a varios canales, de forma gravitacional. Este estudio presenta una modelación fluidodinámica de pulpas de cobre, aplicado a cajones de distribución de pulpa.El objetivo general de esta investigación es comparar 2 modelos fluidodinámicos de pulpas de cobre. El primero, usando agua como fluido de trabajo, y el segundo, usando un modelo Euleriano de dos fases para representar la pulpa. En particular, se plantea como objetivo validar o invalidar una simulación con agua como fluido de trabajo para el modelamiento de una pulpa de cobre en un cajón de distribución. El criterio establecido para considerar la simulación como válida es que la diferencia entre ambas simulaciones para parámetros relevantes sea menor a 5%.Con este propósito, se realiza un modelo 3D del cajón usando el software Solid Edge que luego se exporta al software ANSYS - CFX, versión 11.0. Luego, se realiza un análisis de sensibilidad para validar una malla para esta geometría, con agua como fluido de trabajo. Este análisis consiste en cambiar el número de elementos de malla observando variables de salida como la velocidad máxima en el cajón, la diferencia de presiones y caudales entre la entrada y la salida del cajón. Se concluye que con una malla de 190.000 elementos el comportamiento del fluido es independiente de la malla, es decir, los parámetros mencionados presentan una diferencia menor a 5% con respecto a la malla anterior.Usando esta malla, se realiza una simulación con agua como fluido de trabajo, y una simulación con un modelo Euleriano de agua y partículas de mineral para modelar la pulpa de cobre. En estas simulaciones se usan las mismas funciones de pared y de turbulencia para comparar ambos modelos. Ambos casos se simulan en régimen transiente, con un tiempo de simulación de 20 [s], y un paso de tiempo de 0,01 [s].Los perfiles de velocidad y distribución de fases obtenidos para ambos modelos son diferentes. En el caso pulpa, la cantidad de pulpa que se encuentra en el cajón llega a la misma altura que la canaleta de entrada, mientras que en el caso agua existe una diferencia de altura que causa una caída de agua a la piscina que se encuentra en el cajón. Comparando la intensidad de las turbulencias para ambos casos se concluye que el caso agua tiene principalmente una baja intensidad de turbulencia, mientras que el caso pulpa tiene zonas importantes de turbulencia alta.Con respecto al diseño del cajón, se concluye que existe una zona crítica ubicada bajo la canaleta de entrada, donde es posible que exista sedimentación de partículas debido a la baja velocidad de pulpa. Además, existen 3 zonas críticas de desgaste en las paredes del cajón, debido a las altas velocidades de la pulpa, donde se obtienen desgastes importantes.Finalmente, las diferencias entre ambos modelos para la velocidad media de salida, la fracción en volumen de fluido a la salida, la presión total de salida, y la energía cinética turbulenta a la salida, son de 6%, 87%, 22%, y 94%, respectivamente. Esto excede el criterio establecido de validación, con lo que se concluye que no es válido modelar una pulpa de cobre como agua, para esta geometría.
  • Identificador 10718