ÍNDICE
UNIDAD I: “TECNICAS DE TRATAMIENTO DE MINERALES”
1. INTRODUCCIÓN
2. MATERIALES DE YACIMIENTOS METALICOS
3. PROPIEDADES DE LOS MINERALES Y SU TIPO DE CONCENTRACION
4. ¿Por qué SE CONCENTRAN LOS MINERALES?
5. FLUJOGRAMA DE DESARROLLO DE LA INDUSTRIA MINERA
6. LOS MINERALES EN LA NATURALEZA
7. TAMAÑO DE LAS PARTICULAS
8. METODOS DE MUESTREO
8.1 ROLEO
8.2 CUARTEO
8.3 MUESTRO MANUAL
8.4 CONO Y CUARTEO
8.5 RIFLEADO
9. RESUMEN DE LA UNIDAD
1. INTRODUCCIÓN
Se conoce que los minerales en la naturaleza se encuentran en forma de minerales en cualquiera de sus formas (sulfuros, óxidos, carbonatos, silicatos, etc.) y que para ser obtenidos será necesario, en algunos casos, aplicar técnicas de concentración para dichos minerales. Es importante saber reconocer la forma en cómo se encuentran en la naturaleza y sus propiedades, y sobre la base de dicha información conocer la tecnología de tratamiento adecuada.
La rentabilidad de los procesos y operaciones se basa en aspectos económicos por lo que se justifica una previa concentración de los minerales a fin de que los procesos posteriores sean rentables. Es así como la planta concentradora resulta ser el nexo entre la mina y la fundición y su presencia posibilitara menor cantidad de mineral y con mayor ley, a pesar de las operaciones que involucra.
2. MATERIALES DE YACIMIENTOS METALICOS.
Los yacimientos de minerales representan, en general, concentraciones extremas de metales que primitivamente estaban dispersos. Los metales de interés están generalmente unidos químicamente a otros formando las menas minerales, estas a su vez aparecen entremezcladas con minerales no metálicos(o materia rocosa) denominados ganga. La mescla de las menas minerales y la ganga constituye la mena, que generalmente se presenta en forma de rocas.
De esta forma, las menas minerales son los minerales, así, existen varias clases de minerales de cobre, tales como la calcosina, bornita calcopirita, cuprita, cobre nativo y malaquita: uno solo o varios de estos pueden estar presentes en un yacimiento.
Así mismo, de una sola mena de mineral se puede obtener más de un metal: por ejemplo de la estannita se obtiene el estaño y el cobre a la vez. Por consiguiente, un depósito mineral puede dar varios metales a partir de varias menas.
Los metales de interés económico se obtienen de diferentes fuentes. La mayor parte del oro existente en el mundo procede de oro nativo; por consiguiente, su separación de los minerales que lo acompañan es un proceso relativamente sencillo y no planteaba problemas serios de extracción ni siquiera a los antiguos, en cambio, la plata no solo procede del metal nativo sino también de combinaciones de azufre y otros elementos.
Lo mismo puede decirse del cobre, el plomo, el zinc y la mayoría de otros metales.
La mayor parte del hierro utilizado en la industria se obtiene a partir de combinaciones de ese metal con el oxigeno, a continuación se presentan algunas menas minerales importantes de varios metales.
METAL MENA MINERAL COMPOSICION % DE
| ORO | Oro nativo | Au | 100 |
| Calaverita | Te2,Au | 39 | |
| Silvanita | Te2(Au,Ag) | - | |
| PLATA | Plata nativa | Ag | 100 |
| Argentita | Ag2S | 87 | |
| Querargirita | AgCi | 75 | |
| HIERRO | Magnetita | Fe3,O4 | 72 |
| Hermanita | Fe2,O3 | 70 | |
| Limonita | Fe2,O3,H2O | 60 | |
| Siderita | Fe,Co3 | 48 | |
| COBRE | Cobre nativo | Cu | 100 |
| Bornita | Cu5, FeS4 | 63 | |
| Brocantita | CuSo4, 3Cu(OH2) | 62 | |
| Calcocita | Cu25 | 80 | |
| Calcopirita | CuFeS2 | 34 | |
| Covelina | Cu5 | 66 | |
| Cuprita | Cu2O | 89 | |
| Enargita | - | 48 | |
| Malaquita | CuCo3, Cu(OH2) | 57 | |
| Azurita | 2CuCo3,Cu(OH)2 | 55 | |
| Crisocola | CuSIO3, 2H2O | 36 | |
| PLOMO | Galena | Pbs | 88 |
| Cerusita | Pb,Co3 | 77 | |
| Anglesita | Pb,So4 | 68 | |
| ZINC | Blenda | ZnS | 67 |
| Smithsonita | Zn,Co3 | 52 | |
| Hernimorfita | Zn,CiO5H2 | 54 | |
| Cincita | Zn,O | 80 | |
| ESTAÑO | Casiterita | Sn, O2 | 78 |
| Estanninita | Cu2S,FeS,SnS2 | 27 | |
| NIQUEL | Pentandlita | (Fe,Ni)S | 22 |
| Garnierita | (Ni,Mg)SiO3H2H2O | - | |
| CROMO | Cromita | Cr2FeO4 | 68 |
| MANGANESO | Pirolusita | MnO2 | 63 |
| Psilomelana | Mn3O3H2O | 45 | |
| ALUMINIO | Bauxita | Al2O32H3O | 39 |
| ANTIMONIO | Estibina | Sb2S3 | 71 |
| BISMUTO | Bismutita | Bi2S2 | 81 |
| COBALTO | Esmaltita | CoAs2 | 28 |
| MERCURIO | Cinabrio | Hgs | 86 |
| MOLIBDENO | Molibdenita | MoS2 | 60 |
| Wulferita | MoPbO4 | 39 | |
| WOLFRAMIO | Wolframita | Wo4(Fe,Mn) | 76 |
| Huebnerita | Wo4Mn | 76 | |
| Scheelita | Wo4Ca | 80 | |
| | | | |
3. PROPIEDADES DE LOS MINERALES Y SU TIPO DE CONCENTRACION
| CARACTERISTICAS SELECTIVAS DEL MINERAL | TIPO DE FUERZA SEPARADORA | METODO DE CONCENTRACION |
| Color, lustre | Visual, manual | Separación manual de mesas(pallaqueo) |
| Gravedad especifica | Movimiento Diferencial debido a Efectos de masa | Separación gravitatoria mediante jigs. Sluices, mesas vibradoras y otros. |
| Reactividad superficial | Tensión superficial Diferencial en agua | Separación de partículas valiosas desde una Mescla solido-liquido(pulpa) mediante la Flotación de espumas. |
| Reactividad química | Solubilidad mediante Reactivos químicos apropiados | Hidrometalurgia, disolución de los elementos Deseados para luego ser recuperados por Procesos químicos, electrolíticos o por Intercambio iónico |
| Magnetismo | magnética | Separación magnética de las partículas deseadas |
4. ¿POR QUE SE CONCENTRAN LOS MINERALES?
Existe una razón económica y la motivación de los industriales mineros desde tiempos inmemoriales de preparar y concentrar sus minerales antes de someterlos a fundición u otros procesos de transformación, esto equivale decir que el procesamiento directo de un mineral, por ejemplo un mineral de 1,2% de Cu tiene un valor negativo, puesto que el valor del Cu contenido no compensa los costos de fundición, de flete y otros gastos adicionales. En cambio si este mismo mineral se concentrara por alguno de los métodos de concentración hasta que el contenido del cobre del concentrado llegue a 28% de Cu, el valor neto por tonelada de mineral se eleva desde un valor negativo hasta uno positivo, a pesar de que en el proceso de concentración (como es normal en la práctica) se pueda perder un 1% de Cu contenido en el residuo mineral, habrá también que considerar los costos de operación, gastos generales, financieros y de comercialización, etc.
5. FLUJOGRAMA DE DESARROLLO DE LA INDUSTRIA MINERA
Búsqueda/exploración de yacimiento
Explotación minera y transporte del mineral
Organización y desarrollo del yacimiento
Metalurgia extractiva y/o de transformación química
6. LOS MINERALES EN LA NATURALEZA.
La materia prima de los procesos de concentración de minerales son los productos de explotación minera, por ejemplo minerales metálicos y no metálicos provenientes de yacimientos mineros, extraídos y transportados a las plantas concentradoras mediante técnicas racionales y especiales.
En cuanto a las características mismas de los minerales, estos tienen estrecha influencia sobre las características de concentración de los minerales y requieren por lo general una investigación más adecuada para poder diseñar y controlar los procesos correspondientes que proporcionan alimentación a las plantas concentradoras de minerales, se puede establecer lo siguiente.
1. Existe un proceso natural de concentración en los lavaderos de metales pesados, en los depósitos de muchos minerales no metálicos, en vetas o filones, en que se enriquecen los contenidos metálicos (sobre todo, si estos son explotados en forma selectiva).
2. La naturaleza de los productos de explotación minera influencian considerablemente la técnica de preparación mecánica y concentración de los minerales por ejemplo: el tamaño de trozos que son recibidos en las plantas, si su ley de cabeza es alta o baja o muy variable en cuanto a ley y/o limpieza o sub-productos.
3. ¿de qué tamaño será la capacidad de tratamiento y cuál será la tendencia potencial de crecimiento, en función de la magnitud de las reservas del yacimiento respectivo?
4. ¿por cuál medio de transporte llegara el mineral a la planta de concentración?; según la distancia entre mina y planta y según la ubicación relativa, el mineral puede llegar en tren, camión o volquete(sobre todo si se trata de una explotación minera a tajo abierto); cable carril o andarivel(si la mina está situada a un nivel mucho más alto que la planta, siendo además poco accesible por carretera); o por pique(balde o carro minero) o por correa transportadora, directamente del interior de la mina.
5. Otra cuestión a resolver es el sistema y dimensión del almacenamiento a utilizar para recibir el mineral que la alimentara a la planta.
Puede tratarse de una o varias tolvas, alimentadas gravitacionalmente por trenes, camiones, volquetes, etc, y descargadas por abajo con alimentadores mecánicos para transportarse a las chancadoras, acopios o stockpiles que se alimentan con correas transportadoras.
A veces se recurre a un sistema de alimentación móvil, llamado stacker, a veces estos acopios se cargan con mineral pre-chancado por una chancadora primaria antepuesta, en el fondo de la mina subterránea o a tajo abierto. La descarga es por uno a varios puntos dotados de alimentadores mecánicos o menos frecuentemente por buldozer retro-excavadora, etc.
¡IMPORTANTE!
En cuanto al producto de las plantas concentradoras, se trata de un producto en general intermedio, que contiene los mismo elementos útiles que el mineral aumentante, aunque en ciertos casos, se logra separar dichos elementos útiles en diversos concentrados selectivos por diferenciación, comúnmente el concentrado sirve de alimentación a procesos sub-siguientes de metalurgia extractiva, siendo sometido a métodos químicos o piro metalúrgicos, a menudo en lugares distantes de la planta concentradora, dentro o fuera del país de origen.
Su grado de conminucion (granulometría) es de algunos milímetros cuando se trata de concentrados gravimétricos (jigs, mesas vibratorias, conos o espirales electromagnéticos o electrostáticos; o de fracciones de milímetros en caso de concentrados de flotación, en cambio si los concentrados fueran obtenidos por escogido a mano o algún medio físico (selección tipo óptico, rayos x, etc.), el tamaño de granos puede variar de varios milímetros a algunos centímetros.
| TECNICAS DE CONCENTRACION DE MINERALES |
| Separación electro-magnética y electrostática |
| Gravimetría |
| flotación |
| Separación eléctrica |
| Separación manual |
El transporte de los concentrados de la planta concentradora hasta la fundición, se efectúa frecuentemente en sacos de yute(o polipropileno) de unos 50 kilos de capacidad, pudiendo también usarse en ciertos casos los así llamados ( minicontainers) de unos 100 kilos de capacidad, cilindros metálicos o de cartón, por ejemplo sin contenedores, a bordo de volquetes, carros, buques, etc.
7. TAMAÑO DE LAS PARTICULAS
Un sistema de partículas con un amplio rango de tamaños solo se puede describir mediante el uso de funciones estadísticas. De estas distribuciones es posible derivar una estimación del tamaño, superficie y volumen prometido del sistema.
La forma común de determinar las propiedades granulométricas de un sistema participado, es someterlo a la acción de una serie de tamices en forma sucesiva, cada tamiz utilizado tiene una malla con coberturas menores que el anterior, de esta manera el sistema de partículas queda atrapado en los interiores, correspondiendo a un tamiz anterior y mayor que la malla del tamiz en cuestión.
El tamaño de las partículas se asocia entonces a la abertura de la malla de los tamices, se define como malla el número de aberturas que tiene un tamiz por pulgada lineal, mientras mayor es el número de la malla menor será el tamaño de las aberturas.
Las partículas se someten a la acción de una serie de tamices agitados en forma manual o en maquinas denominadas RO-TAP, esta máquina imprime a las partículas un movimiento rotatorio excéntrico horizontal y sobre este, un movimiento brusco vertical. La diferencia del tamizaje depende del tamaño de la malla y el tiempo de tamizaje con el mismo aparato de separación.
El tamizaje es más limpio en las fracciones más gruesas y con tiempos menos prolongados, esto significa que para el tamizado de productos con altos porcentajes de finos, se necesita mayor tiempo tiempo que para aquellos con pocos finos. En general se recomienda un tiempo de tamizaje de entre 10 a 15 minutos, pero es conveniente determinarlo experimentalmente para cada tipo de material.
¡IMPORTANTE!
El tamizaje se puede efectuar en seco o en húmedo, generalmente se acepta el procedimiento de tamizar en seco hasta la malla 200 o en húmedo entre 200 y 400, el tamizaje en húmedo se efectúa haciendo pasar un flujo de agua por los tamices desde el mayor al menor, recogiendo la suspensión que sale bajo el ultimo tamiz en un balde, esta operación se puede realizar en forma manual o mecánica.
La serie de tamices se ha estandarizado, existiendo varios sistemas de uso, entre ellos Los más conocidos son: Tylers US estándar, (ASTM).
La necesidad de determinar características físicas o químicas de grandes volúmenes o lotes de material, ya sea en reposo o en movimiento, se presenta en casi todas las operaciones y procesos minero-metalúrgicos.
Los errores de muestro, preparación y análisis dan origen a desaciertos en la decisión de inversiones de capital, en la proyección de flujos de caja, en la programación de objetivos de producción, en el diseño de procesos metalúrgicos, etc. Estos errores ocasionalmente pueden tener consecuencias desastrosas por lo que siempre es aconsejable conocer la precisión y exactitud de los sistemas de muestreo en uso.
El muestreo en su sentido más estricto, puede ser definido como la operación de remover una péquela fracción o parte que se denomina muestra, desde un conjunto de material de mucho mayor volumen, de tal manera que las características del conjunto pueden estimarse estudiando las características de la muestra.
8. METODOS DE MUESTREO
La preparación de muestras corresponde a una etapa muy importante tanto para el control metalúrgico como para los estudios a escala de laboratorio o piloto. De los métodos y precauciones que aquí se toman dependerá la confiabilidad y exactitud de los datos de finalmente se obtengan.
En la preparación de muestras se emplean comúnmente dos términos: roleo y cuarteo.
8.1 ROLEO; homogenización de la mescla.
8.2 EL CUARTEO; operación que consiste en llegar a obtener una porción de muestra pequeña, representativa del total de la muestra inicial, pudiendo realizarse esta operación en forma manual o en partidores mecánicos.
La obtención de una muestra de laboratorio para realizar análisis granulométricos, análisis químicos y/o mineralógico, se puede realizar mediante diversas técnicas, sin embargo, un requisito previo es una buena mescla del material.
La mescla previa se efectúa frecuentemente con un paño roleador, este paño varia en tamaño de acuerdo con el tamaño de la mescla, para muestras de mayor peso, el roleo es realizado por dos personas que sujetan el paño, que descansa en el suelo por dos de sus extremos de una esquina a la otra, la operación se repite durante varios minutos.
Cuando la muestra es pequeña o menor a 3 Kg, la operación puede ser realizada en un paño roleador sobre una mesa por una sola persona en algunos casos, y para muestras de varias decenas de kilogramos se utilizaran mescladores mecánicos.
8.3 MUESTREO MAUAL; dentro de los métodos y dispositivos de muestreo y partición manual, se pueden mencionar los siguientes.
8.4 Cono y cuarteo; el mineral se extiende sobre una superficie plana, fácil de limpiar; si la cantidad de material a muestrear es muy grande, se apila de forma cónica a través de una pala, haciendo caer cada palada exactamente en la punta del cono, esta operación se repite 2 o 3 veces con el propósito de dar a las partículas una distribución homogénea. En caso que la cantidad de mineral sea menor, la homogenización se realiza por el roleo, posteriormente el material se distribuye para formar primero un cono truncado y después una “torta” circular plana, respetando lo máximo posible la simetría lograda en el paso anterior, finalmente la tora circular se divide en 4 partes a lo largo de 2 diagonales perpendiculares entre sí. Dos cuartos opuestos se separan como muestras y el par restante constituye el rechazo.
8.5 Rifleado; el partidor de rifles, también conocido como partidor iones, consiste en un ensamble de un numero par de chutes idénticos y adyacentes normalmente entre 12 a 20.
Los chutes forman un Angulo de 45 grados o más, con el plano horizontal y se colocan alternadamente opuestos para que dirijan a dos recipientes ubicados bajo ellos. El material se alimenta por medio de una bandeja rectangular después de haberlo distribuido uniformemente sobre su superficie.
El procedimiento recomendado cuando se emplea este tipo de partidor es el siguiente:
Emplear el rifle adecuado de acuerdo al tamaño máximo de partículas. La muestra debe ser homogenizada y alimentada desde una bandeja al rifle para obtener dos muestras, cualquiera de las cuales puede ser seleccionada al azar como muestra dividida.
9. RESUMEN DE UNIDAD
El presente capitulo comprende los aspectos fundamentales de las técnicas de tratamiento de los minerales, es decir que las operaciones se deberán aplicar a los minerales de acuerdo a sus propiedades y a las caracterististicas individuales de cada especie.
Constituye un aspecto muy importante conocer las características propias de los minerales a inclusive, será importante conocer la ganga acompañante.
Se incluye también en esta unidad las razones fundamentales por las que será necesaria la instalación de la planta concentradora para que sirva de nexo entre los minerales en la unidad minera y las fundiciones. Se justifica la concentración previa a la concentración propiamente dicha a pesar que pueda constituir un gasto adicional en el procesamiento integral de la obtención del metal útil.
Finalmente la presente unidad revisa los criterios principales que se deberán tener en cuenta al momento de realizar un muestreo y las técnicas de reducción de tamaño de una muestra representativa. De modo tal que se estudiara las formas de muestreo manuales tales como el coneo, cuarteo y rifleado. También se estudiara aspectos básicos de la forma de realizar un tamizaje y los equipos necesarios para realizar un análisis granulométrico.
FIN DE LA UNIDAD
