Informe 2PP, Modelacion y Simulacion SEX-EW

7/26/2019 Informe 2PP, Modelacion y Simulacion SEX-EW

1/19

UNIVERSIDAD DE ATACAMAFACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIAEN METALURGIA

MODELACION Y SIMULACION DE PROCESOSMETALURGICOS

Modelacin y simulacin de Planta Extraccin por Solvente /

Electrodeposicin

Diego Joglar Tapia

Harold Pardo Labrn

Profesor: Jonathan Castillo Segura

Copiap 28 de Diciembre de 2015


2/19

ndice.

1. Introduccin. .............................................................................................................................. 1

2. Diseo de Proceso de Extraccin por Solventes/Electrodepositacin................................... 2

3. Procedimiento en software METSIM. ..................................................................................... 43.1. Agregar elementos y/o compuestos del proceso. ................................................................ 4

3.2. Agregar isotermas de extraccin y re-extraccin. ............................................................... 5

3.3. Dibujar diagrama de flujos. ................................................................................................. 7

3.4. Ingresar informacin en los flujos. ...................................................................................... 8

3.5. Ingresar informacin en los equipos. ................................................................................ 10

3.6. Agregar controladores y recalcular informacin del diagrama de flujo............................ 13

4. Resultados y anlisis de resultados. ....................................................................................... 14

4.1. Resultados. ........................................................................................................................ 14

4.2. Anlisis de resultados. ....................................................................................................... 15

5. Conclusiones. ........................................................................................................................... 17


3/19

1 | P g i n a

1.

Introduccin.

Una de las etapas que se utiliza en el rea de la hidrometalurgia es la Extraccin por Solvente y la

Electro-obtencin. La Extraccin por Solvente consiste en tratar el PLS que proviene de la lixiviacin

a travs de una fase orgnica que entra en contacto con este, luego pasa a su separacin (re extraccin).

As pudiendo concentrar el cobre con las dos etapa una de Extraccin y Re-extraccin formando unflujo llamado Electrolito Rico, el cual pasa a la etapa de Electro-Obtencin, tomndolo y pasndolo

a travs de un proceso electroqumico formamos los ctodos de cobre de alta pureza con un 99,999%

de Cobre.

Es por eso que el presente informe se explicara la forma de modelar y simular este proceso tan

importante dentro de la metalurgia del cobre, es por ello que se realizar un circuito Serie-Paralelo

para la obtencin de un electrolito rico, para posteriormente continuar con un el procesos de Electro-

Obtencin en la Celda Electroltica.


4/19

2 | P g i n a

2.

Diseo de Proceso de Extraccin por Solventes/Electrodepositacin.

Este trabajo tiene por objetivo modelar y simular una planta de hidrometalurgia de cobre,

especficamente el rea de extraccin por solventes y el rea de electrodepositacin, adems se deben

plantear dos configuraciones alternativas para este proceso, en una de ellas se debe aumentar la

capacidad de tratamiento de solucin y en la otra se debe aumentar la produccin de cobre.

En la figura 2.1. se puede apreciar la configuracin del circuito inicial para la modelacin del proceso.

En este circuito se puede observar que en el rea de extraccin por solventes se cuenta con tres equipos

de extraccin y un equipo de re-extraccin, en la etapa de extraccin dos equipos se encuentran en

serie (equipo 5 y 4) y esos dos equipos se encuentran en paralelo con el equipo restante (equipo 3),

mientras que la etapa de re-extraccin es llevada a cabo por un solo equipo (equipo 8) el cual es

obviamente el paso consecutivo de la etapa anterior. Respecto al rea de electrodepositacin, se

cuenta con dos tanques para homogenizar y distribuir los flujos, junto con los tanques de celdas de

electrodepositacin.

Figura 2.1. Diagrama de flujo area SEX/EW.

Las condiciones iniciales de los flujos del diagrama para la simulacin inicial de este proceso son las

siguientes:

Flujo 5: PLS de alimentacin, se fija en una concentracin de 2,5 g/L de H 2SO4y 2 g/L de Cu,

adems un flujo total de 2000 GPM.

Flujo 14: Refino desde E1S a E2S, se fija en 2 g/L de Cu y 2,5 g/L de H2SO4, adems un flujo

total de 1000 GPM.

Flujo 16: Fase orgnica del tanque, un flujo total de 1000 GPM y 10 % de RH.

Flujo 20: Fase orgnica de la etapa de re-extraccin, es igual al flujo 16.

Flujo 21: Fase orgnica fresca, es estimada en 1 mt/da y con un 15% de RH.


5/19

3 | P g i n a

Flujo 23: Electrolito pobre, es estimado en 175 g/L de H2SO4 y 35 g/L de Cu, adems un flujo

total de 500 GPM.

Flujo 25: Acuoso fresco, es estimado en 1 mt/da y con un 93% de H 2SO4.

Flujo 30: Agua fresca, es estimado en un 1 mt/da.

Flujo 33: Electrolito recirculado, es similar al flujo 23.


6/19

4 | P g i n a

3.

Procedimiento en software METSIM.

A continuacin se detalla cada uno de los pasos que se deben realizar para modelar y simular un

circuito de electrodepositacin de cobre.

3.1.

Agregar elementos y/o compuestos del proceso.

En primer lugar se debe presionar el botn Comp donde se desplegara una ventana, en la cual se

debe seleccionar la pestaa DBAS Component Database, como se aprecia en la figura 3.1.1.

Figura 3.1.1. Primer paso adicin de componentes.

Inmediatamente despus del paso anterior aparece una ventana llamada Select Elements, en esta

ventana se deben seleccionar todos los elementos que tienen los compuestos que se desean adicionar.

La ventana mencionada anteriormente se puede apreciar en la figura 3.1.2. que se muestra a

continuacin.


7/19

5 | P g i n a

Figura 3.1.2. Ventana Select Elements.

Luego nuevamente se abre una ventana llamada SELECT COMPONENTS, en esta ventana se

deben seleccin los compuestos implicados en el proceso, como se aprecia en la figura 3.1.3.

Figura 3.1.3. Ventana Select Components.

3.2.

Agregar isotermas de extraccin y re-extraccin.

Para comenzar a agregar la isoterma de extraccin y re-extraccin, se debe seleccionar el icono UserCreated Objects el cual se encuentra en la barra de herramientas posicionada en la parte superior del

programa como se muestra en la figura 3.2.1.

Figura 3.2.1 Barra de herramientas, User Created Objects.


8/19

6 | P g i n a

Luego se completar el paso anterior se desplegara la ventana User-Created Objects, la cual se puede

observar en la figura 3.2.2. produciendo que inmediatamente se desplegara la ventana New User-

Defined Objects, la cual se aprecia en la figura 3.2.3.. En esta ltima se debe seleccionar la opcin

Matrix y agregar el nombre de la matriz.

Figura 3.2.2. User-Created Objects.

Figura 3.2.3. New User-Defined Objects.

Luego de completar el paso anterior se abre la ventana UMSEX1 , en esta ventana se

deben agregar todos los valores de la isoterma, ya sea de extraccion o re-extraccion, y luego se debe

presionar Ok para almacenar. Esta ventana se puede observar en la figura 3.2.4.


9/19

7 | P g i n a

Figura 3.2.4. Ventana UMSEX1 .

3.3. Dibujar diagrama de flujos.

En primer lugar se deben identificar cada uno de los equipos que se van a utilizar en la modelacin

del circuito, en la figura 3.3.1. se pueden apreciar los equipos que se utilizaron y a los iconos a las

cuales corresponden.

Figura 3.3.1. Iconos y sus correspondientes equipos.

HYD

MIX

ELC

GEN

STR

MIX

SUB

TANK


10/19

8 | P g i n a

Luego se deben agregar los equipos con sus respectivos flujos, segn el caso base planteado para este

trabajo, el cual se puede apreciar en la figura 3.3.2.

Figura 3.3.2. Diagrama de flujo.

3.4. Ingresar informacin en los flujos.

Para ingresar la informacin a los flujos en el circuito se debe presionar en primer lugar el botn Edit

Object Data, el cual se seala en la figura 3.4.1. que se muestra a continuacin.

Figura 3.4.1. Barra de Herramientas, botn Edit Object Data.

Luego se debe presionar sobre el flujo que se desea modificar y agregar la informacin inicial del

proceso, en la figura 3.4.2. se puede apreciar a modo de ejemplo la adicin de la informacin en el

flujo 5.


11/19

9 | P g i n a

Figura 3.4.2. Informacin flujo 5.

Luego de terminar de agregar la informacin en cada uno de los flujos del circuito, estos cambiaran

de color de acuerdo a la fase que se encuentre en mayor proporcin, en este caso los flujos de color

celeste corresponde a la fase acuosa, los de color verde oscuro corresponden a la fase orgnica, los

de color verde claro corresponden a la fase gaseosa y los de color gris corresponden a la fase slida.

En la figura 3.4.3. se aprecia el diagrama con todos los valores iniciales ingresados.

Figura 3.4.3. Diagrama de flujo, con informacin agregada.


12/19

10 | P g i n a

3.5. Ingresar informacin en los equipos.

Nuevamente se debe presionar el botn Edit Object Data, el cual est posicionado en el barra de

herramientas, en la parte superior del programa, como se aprecia en la figura 3.5.1.

Figura 3.5.1. Barra de herramientas, botn Edit Object Data.

Luego se debe presionar sobre cada uno de los equipos y agregar la informacin planteada para el

caso base del proceso. A continuacin desde la figura 3.5.2. a 3.5.6. se muestran cada uno de los

cuadros de informacin de cada uno de los equipos.

Figura 3.5.2. Equipo distribuidor de flujos.


13/19

11 | P g i n a

Figura 3.5.3. Equipo de extraccion por solventes.

Figura 3.5.4. Equipo mezclador.


14/19

12 | P g i n a

Figura 3.5.5. Equipo tanque.

Figura 3.5.6. Equipo de celda de electrodepositacin.


15/19

13 | P g i n a

3.6. Agregar controladores y recalcular informacin del diagrama de flujo.

Para agregar los controladores y vlvulas en el proceso, se debe presionar al icono CTLdonde

aparecern los iconos FRC y FBC, los cuales corresponden a la vlvula y el controlador

respectivamente, en la figura 3.6.1. se pueden apreciar los iconos mencionados.

Figura 3.6.1. Iconos de controladores y vlvulas.

Luego dichas vlvulas y controladores se deben posicionar en puntos estratgicos, en los cuales se

dese mantener un flujo constante de ingreso o de salida para el caso de las vlvulas o un controlador

si se desea ajustar un valor en flujo de salida en funcin del flujo de alimentacin a un equipo. En la

figura 3.6.2. de aprecia todos los controladores y vlvulas agregadas al circuito.

Figura 3.6.2. Diagrama de flujo con vlvulas y controladores adicionados.


16/19

14 | P g i n a

4.

Resultados y anlisis de resultados.

4.1. Resultados.

Resultados del diagrama de flujo sin modificaciones, donde se puede apreciar que se obtiene una

produccin de cobre de 16.05 mt/da.

Figura 4.1.1. Diagrama de flujo inicial.

Configuracin del diagrama de flujos propuesta para una mayor produccin de ctodos de cobre,

en donde se puede apreciar que la produccin aumento a 18,38 mt/da.

Figura 4.1.2. Diagrama de flujo alternativo para una mayor produccin de cobre.


17/19

15 | P g i n a

Configuracin del diagrama de flujos propuesta para una mayor capacidad de tratamiento de

PLS, en donde se puede apreciar que la cantidad de PLS procesado aumento hasta 16429 mt/da,

el cual inicialmente era de 10953 mt/da.

4.2. Anlisis de resultados.

En primera instancia con los datos entregados se pudo simular y se obtuvo una cantidad de cobre

reflejado con los ctodos de 16,05 mt/da, manteniendo el mismo flujo de entrada se quiere aumentar

la produccin de cobre es por eso que agregamos una re-extraccin para aumentar la cantidad de

cobre en la solucin rica y obtener mayor concentracin de cobre en los ctodos, tambin se aument

la cantidad de ctodos dentro de la celda, y arrojo una aumento en la produccin de ctodos de 18,38

mt/da, y finalmente se sugiri aumentar el flujo de entrada PLS el cual lo aumentamos a un caudal

de 3000 GPM que causo un efecto en el aumento de la produccin de cobre de 0.35 mt/dia.

Dentro del anlisis que se plantea para el primer caso que es el aumento de la produccin de cobre es

tratar de tener la solucin rica con una pureza mayor y aumentar la cantidad de ctodos donde se

depositaran el cobre es por eso que se tuvo que mejorar el circuito agregando una re-extraccin

quedando en 2E-1EP2R se obtuvo un aumento de produccin de cobre, si bien se poda aumentar

la cantidad de PLS para aumentar la produccin no se realiz ya que en temas de costos deberamos

distribuir mejor lo flujos eso implica a hacer grandes cambio en la estructura de SX, por eso se opt

a lo mnimos cambios y esos fueron en agregar una Re-Extraccin y aumento de Ctodos dentro dela Celda Electroltica.

En el caso del aumento de flujo del PLS ocupando la mejora en el aumento de la produccin vario

los flujo un en ambas distribuyendo de la misma manera y eso trajo un aumento de la produccin de

cobre en la celda.


18/19

16 | P g i n a

Anlisis comparativo de la Re-Extraccin del Cobre entre el PLS y el Refino para cada situacin

planteada donde 1 es el problema planteado, 2 aumento de produccin de cobre y 3 aumento de flujo

de PLS.

Tabla 4.2.1. Primer anlisis comparativo.

Re-ExtraccinPLS [ton/da] Refino [ton/da] %

1 21.46 5.3 75.30

2 21.46 3.08 85.65

3 32.19 13.45 58.22

Donde podemos observar que el aumento de recuperacin para el aumento de produccin aumento y

disminuyo para el aumento de flujo de PLS eso se puede atribuir a que no hubo una mejor distribucin

de los flujos. Y la comparacin de la Re-Extraccin del Orgnico Cargado (OC) y Orgnico

Descargado (DC).

Tabla 4.2.2. Segundo anlisis comparativo.

Re-Extraccin

OC [ton/da] OD [ton/da] %

1 22.65 6.49 71.35

2 21.71 3.33 84.66

3 23.66 4.91 79.25


19/19

17 | P g i n a

5.

Conclusiones.

Se logr construir una simulacin de un proceso de extraccin por solventes que consta de dos

etapas, una de extraccin y otra de re extraccin con una estructura 2E 1P -1R al igual para la

etapa de Electro-Obtencin con la Celda de Electroltica, el cual se obtuvo una produccin de

cobre de 16,05 mt/dia con sus respectivo controladores y vlvulas. Luego al plantear las situaciones de aumento de produccin se obtuvo un aumento de 18,38

mt/dia esto se debi al cambio de la estructura de SX para aumentar dicha produccin agregando

una Re-Extraccin.

En el caso del aumento de flujo de PLS esto afecto a la obtencin de un aumento en la

produccin, eso s se ocup la estructura mejorada.

El porcentaje de re-extraccin de cobre en comparacin con el PLS y el Refino fue de, parte 1

con un porcentaje 75.30% en la parte 2 fue de 85.65% y finalmente la parte 3 fue de 58.22%.

Con respecto al Orgnico Cargado y Descargado son en la parte 1 con un porcentaje 71.35%, en

la parte 2 fue de 84.66% y finalmente la parte 3 fue de 79.25%.

Informe 2PP, Modelacion y Simulacion SEX-EW

Documents

Transcript of Informe 2PP, Modelacion y Simulacion SEX-EW