Conciencia Tecnológica ISSN: Instituto Tecnológico de Aguascalientes México

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1 Cociecia Tecológica ISSN: Istituto Tecológico de Aguascalietes México Escamilla López, Miguel Optimizació de mezclas de mierales mediate programació lieal e ua mia de mieral de fierro a cielo abierto Cociecia Tecológica, úm. 22, 23 Istituto Tecológico de Aguascalietes Aguascalietes, México Dispoible e: Cómo citar el artículo Número completo Más iformació del artículo Págia de la revista e redalyc.org Sistema de Iformació Cietífica Red de Revistas Cietíficas de América Latia, el Caribe, España y Portugal Proyecto académico si fies de lucro, desarrollado bajo la iiciativa de acceso abierto

2 OPTIMIZACIÓN DE MEZCLAS DE MINERALES MEDIANTE PROGRAMACIÓN LINEAL EN UNA MINA DE MINERAL DE FIERRO A CIELO ABIERTO M.C. Miguel Escamilla López Istituto Tecológico de Colima / Departameto de Igeiería Idustrial Aveida Tecológico No.1 Villa de Alvarez, Colima. Tel ( 312 ) y Ext. 243 melitc23@hotmal.com RESUMEN E el presete trabajo se muestra como se puede aprovechar al máximo los mierales expuestos e las zoas de explotació, juto co los depositados e los patios y los terreros e ua mia de mieral de Fierro a cielo abierto, efectuado mezclas eficietes mediate volúmees de mieral para producir lotes diarios de cocetrado determiados por medio de programació lieal, co el fi de optimizar el equipo de acarreo, cumplir co los programas de producció y reducir la variabilidad e las características químicas del cocetrado. idispesables para efectuar las mezclas. Además, las zoas de explotació cada vez se ecuetra mas distates de la quebradora, geerado ciclos de carga y acarreo co mayor duració que hace improductivo el equipo de acarreo. Los resultados obteidos e la evaluació realizada, muestra que la programació lieal puede ayudar a reducir el ciclo promedio de carga y acarreo, cumplir co los programas de producció, aprovechar al máximo las reservas mierales y reducir la variabilidad e la calidad química del cocetrado de mieral de Fierro. PALABRAS CLAVE Fierro magético, recuperació e peso, voladura, patio, terrero, zoas de explotació. INTRODUCCIÓN Las mezclas de mieral so ua actividad cotidiaa y uo de los pricipales problemas e la idustria miera; e la mayoría de los yacimietos existe mierales co diferete composició y características químicas, que la hace idispesable para alimetar a las platas de beeficio mieral co calidad mas o meos uiforme y aprovechar las reservas al máximo [4]. El desarrollo de la computació y las técicas matemáticas como la Ivestigació de Operacioes y mas específicamete la Programació Lieal, ha veido a amiorar este problema [5]. La gra variabilidad e las características químicas del mieral del yacimieto de ua mia de mieral de Fierro a cielo abierto al orte del estado de Colima, geera la permaete mezcla de mierales co diversos coteidos de Fierro Magético (FeM), Azufre (S), Sílice (SiO2) y Fósforo (P); si embargo, el método utilizado hasta ahora es deficiete y tiee u efoque correctivo, lo cual provoca alta variabilidad tambié e las características químicas del cocetrado de mieral de Fierro [1]. Por otra parte, se tiee u gra volume de mieral fuera de especificacioes químicas que se ecuetra depositado e 6 patios y 3 terreros, que so almacees itermedios etre la mia y la quebradora SITUACION ACTUAL El mieral explotado es la Magetita o mieral de Fierro, cuyo elemeto metalúrgico básico es el Fierro Magético (FeM) y determia su Ley ; bajos coteidos de este o afecta la calidad del cocetrado pero si afecta el volume de producció; los cotamiates asociados so el Azufre (S), el Sílice (SiO2) y el Fósforo (P), que afecta al pelet de mieral de Fierro, al proceso e las acerías o bie, a la calidad del acero termiado y por lo tato, es ecesario mateerlos bajo ciertos límites de especificació [3]. El proceso de producció se divide básicamete e tres etapas, como lo muestra la figura 1 (2) ; el logro de la calidad química del cocetrado, garatiza la calidad química del pelet y determia e gra parte su calidad física; es decir, el cumplimieto de la calidad química del cocetrado, garatiza el cumplimieto de la calidad química y física del pelet; de ahí su importacia [2]. La alimetació del mieral a la quebradora se lleva a cabo por campañas; es decir, por voladuras completas, así las mezclas se efectúa e su totalidad e el almacé de mieral pero como su diseño es limitado, o permite efectuar estas mezclas i co la oportuidad i e el volume demadados por el proceso de molieda y cocetració, razó por la que ua buea parte de estas debe hacerse co el apoyo de ua flota de equipo móvil, compuesta por 2 cargadores CAT-988 y 4 camioes EUCLID R-5 [2]. Figura 1. ETAPAS DEL PROCESO Y CARACTERIZACION DEL MINERAL

3 ETAPA DEL PROCESO EXTRACCIÓN PRODUCTO MINERAL DE MINA FRAGMENTADO ( ROCAS 8 cm ) CARACTERÍSITICAS QUÍMICAS Y ESPECIFICACIONES FeM S SiO 2 P 3. % Míimo.3 % Máximo 2.3 % Máximo.4 % Máximo MOLIENDA Y CENTRACIÓN CENTRADO DE MINERAL DE FIERRO ( PULPA ) S SiO 2 P.3 % Máximo 2.3 % Máximo.4 % Máximo PELETIZADO PELET DE MINERAL DE FIERRO ( PEQUEÑAS PELOTAS ) S SiO 2 P.15 % Máximo 2.3 % Máximo.4 % Máximo Variabilidad e la calidad química del cocetrado. El método actual de mezclado, ocasioa que los valores de las características químicas (S, SiO2 y P) del cocetrado, cotiuamete esté fuera de sus límites de especificació, como se observa e la figura 2. PROPUESTA DE INVESTIGACION La propuesta de ivestigació, es u uevo método de trabajo basado e u modelo de programació lieal, para efectuar las mezclas del mieral que es procesado e las platas de beeficio al mometo de alimetarlo a la quebradora, mediate la alteracia de viajes y maejado co base e volúmees de mieral ecesarios para producir lotes diarios de cocetrado; de esta forma, el mieral llegará ya mezclado al almacé y ya o será ecesario efectuar los movimietos co el equipo móvil e el almacé de mieral. Auque se observa que el Fósforo o afecta la calidad del cocetrado, será cosiderado e el método propuesto como medida de preveció. OBJETIVO Optimizar las mezclas de mierales co diferetes coteidos de Fierro Magético ( FeM ), Azufre ( S ) y Sílice ( SiO2) y Fósforo ( P ). VARIABLES Y PARAMETROS DE TROL Las variables a utilizar e la propuesta de ivestigació mediate programació lieal, so todas áreas dode se tega mieral dispoible : Las 3 zoas de explotació (e este caso se utilizará el úmero de voladura correspodiete). Los 6 patios que actualmete sirve como almacees itermedios etre la mia y la quebradora (P7, P9, P12, P16, P2, P22). Los 3 terreros e los cuales se tiee almaceado u gra volume de mieral fuera de especificacioes (T1, T2, T4). Su uidad de medició es el úmero de viajes de mieral a alimetar a quebradora de cada fuete e camioes EUCLID R-12, (2 toeladas por viaje); ya que la propuesta es la alteracia de viajes al mometo de la descarga del mieral e la quebradora. Figura 2. VARIABILIDAD EN LAS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DEL CENTRADO ( muestra que represeta seis meses de operació ) CARACTERÍSTICA MUESTRA ANALIZADA VALORES FUERA DE ESPECIFICACIÓN PROBABILIDAD DE OCURRENCIA VARIANZA AFECTA LA CALIDAD FeM 1, % NO S 1, %.55 SI SiO2 1, %.5146 SI P %.25 N

4 Volume de mieral a alimetar a quebradora. Como se maejará volúmees de mieral ecesarios para producir lotes diarios de cocetrado, es idispesable saber cuato volume de cocetrado se producirá a partir de cierto volume de mieral, lo cual depede de su coteido de FeM; está dado por la siguiete ecuació [3] : RP = [ ( ) x ( FeM ) ] Dode : RP = Recuperació e peso del mieral e % FeM = Coteido de FeM del mieral e % Σ X i CA i i = 1 1 Σ X i CS i i = =.3 = 2.3 DISEÑO DEL MODELO Fució objetivo. Miimiza el tiempo total de alimetar a la quebradora el volume de mieral ecesario para producir u lote diario de cocetrado Miimizar Z = Σ X i T i i = 1 Restricció para el volume de mieral a alimetar a quebradora. La suma de los viajes de mieral de cada fuete a la quebradora, debe ser al meos igual al úmero de viajes de mieral ecesarios para cumplir co u lote diario de producció de cocetrado e camioes co capacidad para 12 toeladas (184 viajes ) : Restricció para el lote diario de cocetrado. El cocetrado a obteer de ese volume de mieral ya descargado e la quebradora, debe ser igual a u lote diario de cocetrado expresado e úmero de viajes ( 8 viajes ) : ΣX i = 1 Σ X i 184 i = 1 1 = 8 Restriccioes para las características químicas del lote de cocetrado. Los coteidos de Azufre, Sílice y Fósforo e la mezcla, debe ser iguales a sus especificacioes correspodietes (.3%, 2.3% y.4% ) respectivamete : CP Σ X i i i = Restriccioes de cotrol adicioales. Cotrola volúmees escasos de mieral e algua fuete para que la solució fial del modelo sea viable : X i V i =.4 Restriccioes de o egatividad. Los valores para las variables básicas e la solució fial debe ser positivas : X i Dode : X i = i-ésima fuete de mieral Ti = Ciclo de carga y acarreo de la i-ésima fuete FeM i = Fierro Magético del mieral de la i-ésima fuete CA i = Azufre del mieral de la i-ésima fuete CS i = Sílice del mieral de la i-ésima fuete V i = Viajes de mieral e la i-ésima fuete RESULTADOS Y DISCUSION Evaluació. El modelo fue evaluado mediate múltiples corridas co iformació real de etrada durate u periodo de 9 días utilizado el software QSB; los resultados fuero ajustados diariamete a los tiempos reales de operació, co el fi de compararlos cotra los resultados reales; así mismo, se realizó ua prueba a ivel piloto, simulado u duració de 3 días para evaluar el efecto e la calidad de las características químicas del cocetrado.

5 Duració promedio del ciclo de carga y acarreo. La programació lieal permite alimetar u úmero mayor de viajes de mieral que co el método actual e u mismo lapso de tiempo, reduciedo e 4.9 miutos la duració del ciclo de carga y acarreo como se observa e la figura 3. Mieral alimetado a quebradora. La meor duració del ciclo de carga y acarreo mediate programació lieal, permite u icremeto sustacial e el volume de mieral alimetado a quebradora e 3,647 toeladas por día para u cumplimieto del 99% del programa como se observa e la figura 4. Mieral de patios y terreros alimetado a quebradora. Aquí es dode la programació lieal alcaza mayor eficiecia, al lograr ua alimetació de 1,39 toeladas por día, cotra 2,763 toeladas si utilizarla; ver la figura 5. Producció de cocetrado. Tambié e este caso, la programació lieal puede ser eficiete al lograr u icremeto de 142 toeladas por día, respecto a que si o se utilizara, como se observa e la figura 6. Características químicas e el cocetrado. Los resultados de la prueba a ivel piloto, muestra que el úmero de valores fuera de especificació o se reduce utilizado programació lieal, pero si es posible obteer ua reducció sigificativa e la dispersió o variaza de los datos de 48% y 56% para el Azufre y el Sílice respectivamete como se observa e la figura 7. MINUTOS POR VIAJE Figura 3. DURACION PROMEDIO DEL CICLO DE CARGA Y MILES DE TONELADAS POR Figura 5. MINERAL DE PATIOS Y TERREROS 2,76 1,39 PROG. 3 Figura 4. MINERAL ALIMENTADO A QUEBRADORA 15 Figura 6. PRODUCCION DE MILES DE TONELADAS POR DIA ,26 21,9 7 22,8 PROGRAMA MILES DE TONELADAS POR 1 5 8,575 8,717 9,611 PROGRAMA

6 Figura 7. VARIABILIDAD EN LAS CARACTERISTICAS QUIMICAS DEL CENTRADO CARACTERÍSTICA REDUCCIÓN AZUFRE % SÍLICE % CLUSIONES Los resultados obteidos e la presete ivestigació, demuestra que el método propuesto para efectuar las mezclas de los mierales expuestos e las zoas de explotació y los depositados e los patios y los terreros utilizado programació lieal, puede ser mejor que el método utilizado actualmete, para reducir el ciclo promedio de carga y acarreo y cumplir los programas de producció establecidos. Auque el método propuesto o logra reducir el úmero de valores fuera de especificació de las características químicas Azufre y Sílice del cocetrado, los resultados obteidos e la prueba a ivel piloto muestra que puede ser eficiete para alimetar a la plata de beeficio mieral mas o meos de uiforme calidad y reducir co esto su rago de variabilidad, lo cual trae e cosecuecia ua calidad química e el cocetrado y e el pelet mas uiforme y cofiable. Fialmete, es importate destacar que este método de trabajo apoyado e u modelo de programació lieal puede ser aplicado a cualquier mia de mieral de fierro del mudo; previa adecuació de las costates operacioales icluidas e este; ya que las utilizadas so propias de la mia e la cual se realizó la presete ivestigació. BIBLIOGRAFIA [1] Arreola, Risa Jesús S. (1997), ivestigació de operacioes ( curso ), c.m.b.j. Peña Colorada, S.A. de C.V., México, cap.2. [2] Peña Colorada, C.M.B.J., (1993), requerimietos para producir 3. y 3.5 milloes de toeladas de pelets al año a partir de mierales co coteidos de fem < 37 %, Peña Colorada, México. [3] Peña Colorada, C. M. B. J. (1994), process capacity aalysis by equipmets to produce 3. millio of pellets tos per year, Peña Colorada, México. [4] Peralta, Romero Atoio, (1991), aalysis of the bledig problem i ope pit productio schedulig (master of sciece thesis), Quee s Uiversity, Kigsto, Otario, Caada, cap.3. [5] Peralta, Romero Atoio, (1998), Optimizació de Mezclas de Mierales Utilizado Programació Matemática GEOMIMET No.213 Edició May./Ju., A.I.M.M.G.M., México.