Notas de Productos
Control de variables críticas en autoclaves HPAL usando actuadores electrohidráulicos REXA
Mejore el control de variables de proceso en sistemas de lixiviación ácida en alta presión con los actuadores electrohidráulicos autocontenidos REXA Electraulic™. Optimice su proceso de extracción de minerales para maximizar la producción y evite la pérdida de producto.
La recuperación de níquel y cobalto se ha vuelto cada vez más difícil debido a la drástica disminución del rendimiento de los yacimientos existentes por tonelada de mineral. Ciertos métodos de recuperación, como la lixiviación tradicional, han quedado obsoletos para éstos yacimientos. En la última década, la lixiviación ácida a alta presión (HPAL) en autoclaves se ha convertido en el método tecnológicamente preferido para procesar el oro presente en minerales sulfurados, níquel y cobalto. Se aplica principalmente a yacimientos refractarios.
La lixiviación ácida a alta presión (HPAL) se desarrolló para extraer el metal de los minerales de laterita de níquel y cobalto concentrados, mediante la inyección de un lixiviante ácido y vapor a alta presión a un flujo de lodo dentro de un recipiente de autoclave.
Como primera medida, la mena se tritura y se mezcla con agua para formar un lodo, que luego se pre-calienta antes de ingresar a la autoclave.
Ya dentro de la autoclave HPAL se mezcla al lodo con ácido sulfúrico, y luego se aplica vapor de alta presión, llevando al mineral ácido a temperaturas de hasta 250 °C, con presiones superiores a 50 atmósferas (750 psi). El lodo ácido va fluyendo entre los distintos compartimientos internos de la autoclave y, como resultado de ello, el metal de interés se lixivia dentro del lodo.
Las partículas microscópicas del metal de interés que estaban atrapadas en el mineral se liberan y quedan en suspensión dentro del lodo, para su posterior separación y extracción.
Previamente a la extracción, se somete al lodo ácido obtenido de la autoclave a dos o más etapas de despresurización que permiten llevar al fluido nuevamente a la presión atmosférica.
El diagrama básico del sistema es el siguiente:
En éste proceso, si bien existen otros lazos de control como ser el flujo de gas de venteo, control de caudal de vapor y ácido, y la temperatura del autoclave, el punto más crítico es el control de las etapas de despesurización a través de las válvulas en ángulo, que son de accionamiento lineal.
A través del control de la apertura de éstas válvulas se regula el nivel de lodo en la autoclave.
Típicamente se utilizan actuadores neumáticos para accionar las válvulas relacionadas con la regulación de éstas variables, pero particularmente en el control de las etapas de despresurización es donde se evidencian las deficiencias de ésta tecnología, principalmente por la compresibilidad del aire y el efecto de la fricción estática.
REQUISITOS Y DESAFÍOS DE ÉSTA APLICACIÓN
Como se dijo anteriormente, la parte del proceso más crítica desde el punto de vista del control es la serie de etapas de despresurización, compuesta por una válvula de ángulo con un actuador lineal y un tanque de expansión o flash. Con el posicionamiento adecuado de esas válvulas se logra mantener el nivel de lodo en el tanque de expansión, la presión de salida en cada etapa, pero también la presión y el nivel en el autoclave, dado que regula el caudal de salida de lodo del mismo.
Ésta aplicación requiere un régimen de trabajo del actuador 100% modulante, una alta respuesta en frecuencia para seguir los pequeños cambios del proceso, y un posicionamiento preciso para mantener controlados la presión y el nivel del autoclave.
Por si eso fuera poco, en ésta aplicación el lodo suele producir incrustaciones dentro de las válvulas de ángulo, lo que limita gradualmente su movimiento con el tiempo, incluso impidiendo que pueda cerrarse, por lo que se requiere un actuador con la rigidez suficiente para liberar la obstrucción.
En la mayoría de las plantas se utilizan actuadores neumáticos para éstos lazos de control debido al costo de adquisición y por su mantenimiento relativamente sencillo.
Desafortunadamente, los sistemas neumáticos son sumamente inadecuados para esta aplicación. La compresibilidad del aire implica que los sistemas neumáticos estén en constante movimiento, lo que los hace muy poco fiables.
Además, la brusca disminución de presión a la salida de la válvula implica un diferencial de presión importante en la misma, lo que genera un efecto de succión que tiende a cerrar la válvula. Al utilizar actuadores neumáticos éste efecto hará que la posición de válvula sea errática, afectando la estabilidad del nivel de lodo en el autoclave. Si la válvula estaba regulando cerca de la posición de cierre, la succión provocará que el obturador golpee el asiento, reduciendo la vida útil de ambos componentes.
En el peor de los casos, un accionamiento deficiente puede provocar que la presión y el nivel de pulpa en la autoclave ya no se puedan controlar. Para éstos casos se agrega al sistema neumático un sistema de retorno por resorte en el actuador de la válvula en ángulo, para cerrarla en caso de emergencia, pero éste cierre brusco ocasiona que el obturador choque contra el asiento, y además se produzca un golpe de ariete que pueda dañar el sistema.
Aún si el sistema no se dañara, el proceso deberá ser detenido y reiniciado, lo que demora varias horas, por lo que implica que la planta perderá miles de dólares por minuto en oportunidades de producción perdidas, reducción de vida útil del sistema, y mermas en el rendimiento del proceso productivo debido a los frecuentes reinicios.
LA SOLUCIÓN
Parte de la solución es recurrir a un control de tipo electrohidráulico, dado que el aceite es incompresible. El actuador REXA Electraulic™, es un sistema electrohidráulico autocontenido.
Éste equipo proporciona la rigidez del sistema hidráulico y no cede ante el efecto de succión producido por el alto diferencial de presión, además de proporcionar un ciclo de trabajo del 100% modulante, alta repetibilidad de posicionamiento, baja banda muerta y tiempo muerto y excelente linealidad, por lo que supera ampliamente la calidad de control de los sistemas neumáticos.
El actuador REXA Electraulic™, combina la simplicidad de la operación eléctrica, el poder de la hidráulica, la confiabilidad de la electrónica de estado sólido y la flexibilidad del control configurado por el usuario.
Además, ofrece la ventaja de un sistema hidráulico de bajo volumen (250ml) y circuito cerrado y sellado, basado en aceite de motor sintético, sin filtros ni intervalos de cambio de aceite. Como resultado de ello se logra una operación con menor mantenimiento del actuador y la válvula (el actuador es libre de mantenimiento mecánico de por lo menos 10/15 años), y por ende menores costos de operación.
El actuador REXA Electraulic™ consta de dos componentes principales: el subconjunto mecánico y el subconjunto eléctrico. Cada componente juega un papel fundamental en la combinación de los beneficios de los principales tipos de actuadores (neumático, eléctrico, hidráulico), al tiempo que elimina los inconvenientes de cada tecnología.
Un motor digital (paso a paso o servomotor) acciona una bomba de engranajes quien proporciona el movimiento hidráulico para mover la válvula, permitiéndole lograr una precisión estándar del 0.1% respecto a la señal de control. Esta tecnología de motores permite que los actuadores operen sin recalentarse en alturas superiores a los 3100m (sobre el nivel del mar) donde la densidad de aire es baja y su rango de temperatura de trabajo cubre el rango de -40 °C a +121 °C.
El diseño autocontenido con aceite sintético y con presión positiva aísla a la unidad mecánica del exterior evitando el ingreso de humedad y de aire, permitiendo que el aceite no se degrade. Gracias a este diseño, el actuador puede instalarse en cualquier posición sin pérdidas o fugas de aceite, disminuyendo el posible impacto ambiental por contaminación logrando una minería responsable. Incluso, pueden ser instalados en ambientes adversos llenos de polvo.
La Unidad Electrónica es de montaje remoto, apta para instalaciones que someten al actuador a entornos agresivos, como temperatura excesiva, vibraciones o golpes. La misma es controlada por un microprocesador dedicado que monitorea continuamente la posición del actuador y sólo opera el motor cuando se requiere un cambio de posición. Esta operación discreta produce un consumo de energía mucho menor a otros sistemas electrohidráulicos.
En conclusión, el actuador REXA Electraulic™ es la mejor opción para su proceso HPAL por su excelente desempeño en la regulación de la posición de la válvula. Si bien el costo de adquisición obviamente es mayor que el de los actuadores neumáticos, el retorno de la inversión se obtiene relativamente rápido considerando la mejora en el rendimiento del proceso, la reducción considerable de interrupciones no programadas, y el hecho de ser equipos que prácticamente no requieren mantenimiento.
>> Si requiere más información, contáctenos vía mail a: info@escoarg.com.ar, o telefonicamente: (11) 2120-4500.