Diseño de Procesos para tratamiento de minerales

ING. JUAN G. ZEGARRA WUEST

-1

DISEO DE PROCESOS PARA TRATAMIENTO DE MINERALESPor Juan Zegarra Wuest 1.0 INTRODUCCIONEl diseo de procesos para tratar minerales involucra: i) identificacin de minerales de la mena, ii) determinacin de sus propiedades, por medicin directa, tanto macro como microscpicas iii) preparacin para exponer sus propiedades, iv) uso desarrollo de diferencias en propiedades sobre todo las mas significativas en los equipos de proceso y v) obtencin de productos aceptables por el mercado. Las propiedades de nuestro inters entre otras son: color, reflectividad, radioactividad, susceptibilidad magntica, resistividad elctrica, dureza, fragilidad, gravedad especfica, qumica de superficies, y propiedades qumicas como: solubilidad en cidos, en bases, en otros reactivos, equilibrio REDOX, reactividad con halgenos, estabilidad trmica, etc. El diseo de tratamiento de minerales enfrenta un importante nmero de dificultades que se analizan: Geolgicas, mineralgicas, texturales, limitaciones de los procesos y equipos de separacin y limitaciones econmicas, los cuales son tratados incluyendo posibilidades adicionales de modificar las propiedades de algunos de los constituyentes. Tambin se trata la caracterizacin mineralgica en trminos de seleccin de procesos identificando los valores, ganga no deseada, componentes peligrosos dainos y sub productos. Las operaciones y procesos involucrados en procesamiento de minerales son en general de i) preparacin y ii) de separacin ; los cuales debern tener secuencia adecuada y se ofrecen reglas bsicas para la correcta seleccin de procesos de separacin por lo menos aproximarnos a la mejor solucin al problema metalrgico. Estos son tratadas con ejemplos para los casos de recuperacin temprana de valores accesibles rechazo de los minerales de ganga, estableciendo objetivos de grado recuperacin segn el valor de los minerales objetivo. Los mtodos de preparacin de minerales son analizados mostrando algunos conceptos capaces de optimizar operaciones actuales con modificaciones simples de acuerdo con flujogramas aplicados, disponibilidad de capital y factores complementarios. En cuanto a procesos de separacin se tratan los principales definiendo los criterios de para cada caso y las necesidades de preparacin para alcanzar en lo posible el ptimo econmico. Especial nfasis se da al proceso de flotacin y los factores que afectan especficamente a los criterios de separacin debido a variabilidad de propiedades por asociacin, por inclusiones, por composicin y por alteracin de los compuestos por accin del intemperismo. Se presentan los conceptos de pre flotacin y pre concentracin y sus efectos sobre resultados econmicos. Se presenta tambin conceptos sobre el manejo de aguas en procesamiento de minerales tanto en el propio proceso como en los depsitos de relaves con la finalidad de obtener un balance adecuado para optimizacin econmica de resultados. Finalmente se tratan diversos casos de procesos de flotacin tanto para minerales sulfurados como oxidados utilizando tcnicas remarcando la pre flotacin que reporta efectos favorables sobre los resultados econmicos en general.

2.0 DEFINICION DE PROCESAMIENTO DE MINERALES y DIFICULTADES QUE ENFRENTA

1


-2

Procesamiento de minerales consiste en la identificacin de las especies minerales contenidas y sus propiedades estableciendo las diferencias mas significativas y que con operaciones y/ procesos unitarios son capaces de obtener productos comerciales. Estas propiedades pueden ser naturales artificialmente modificadas de tal manera que los criterios de separacin sean mejorados y susceptibles de ser explotadas con los equipos y procesos existentes. Un ejemplo tpico que ilustra este concepto es el correspondiente a arenas de playa con presencia de rutilo, ilmenita, circn y monazita que se presenta en la Tabla siguiente :Mineral Propiedades Utiles Color Radioactividad Susceptibilidad Magntica Resistividad Elctrica Dureza, fragilidad Cuarzo Blanco No -0.2 >1012 7.0 Rutilo Marrn No 2.0 1012 5.25 5.1 Tcnicas Separacin disponibles Escogido Manual Optico Escogido Radiomtrico Magntico: Alta y Baja Intensidad Separacin Electrosttica Electrodinmica Lavado restregado molienda diferencial Concentracin Gravimtrica Flotacin, Floculacin diferencial y dispersin

Gravedad 2.65 Especfica Qumica Superficies PROCESOS QUIMICOS Solubilidad Acidos Solubilidad Alcalis Equilibrio Redox Reactividad Halgenos Estabilidad Trmica

Clorinacin Calcinacin, Tostacin

Como consecuencia se determina el diagrama general para tratamiento de arenas de playa que se en el diagrama siguiente : Por lo tanto debemos remarcar que el diseo de procesos para tratar minerales involucra: i) identificacin de minerales de la mena, ii) determinacin de sus propiedades, no de libros sino por medicin directa, tanto macro como microscpicas iii) su preparacin para exponer sus propiedades, iv) uso desarrollo de diferencias en propiedades sobre todo las mas significativas en los equipos de proceso y v) obtencin de productos aceptables por el mercado. Las propiedades de nuestro inters entre otras son: color, reflectividad, radioactividad, susceptibilidad magntica, resistividad elctrica, dureza, fragilidad, gravedad especfica, qumica de superficies, y propiedades qumicas como: solubilidad en cidos, en bases, en otros reactivos, equilibrio REDOX, reactividad con halgenos, estabilidad trmica, etc. El diseo de tratamiento de minerales enfrenta un importante nmero de dificultades que se analizan brevemente a continuacin: Dificultades Geolgicas : existen aproximadamente 3,500 especies minerales, siendo 200 formadores comunes de mineralizacin, si tomamos 5 de estos minerales a la vez, con los 200 minerales comunes tendremos 2,500,000 combinaciones y un desarrollo metodolgico para este nmero de combinaciones demandar un importante esfuerzo y si a esto adicionamos que las propiedades de cada uno de los minerales es variable, llegamos a la conclusin que existe un amplio campo de trabajo. Mineralgicas: las propiedades mineralgicas son definitivamente variables como ejemplos se puede mencionar la variacin de color del cuarzo que va desde incoloro hasta negro, de la ilmenita que puede variar entre negra a marrn, del circn que puede variar entre diferentes tonalidades del azul. La susceptibilidad magntica

2


-3

tambin es propiedad variable tal como se ha observado en ilmenitas de la India que son apreciablemente magnticas, as mismo el circn tambin reporta alto magnetismo en algunos depsitos. Otras propiedades como la resistividad elctrica pueden variar por los recubrimientos con otras especies minerales con sales que varan entre diferentes depsitos en casos extremos hasta en el mismo depsito se presentan propiedades variables. Texturales: En limitadas ocasiones los minerales se presentan como especies discretas tal como ocurre en las arenas de playa en que cada especie est normalmente liberada en el caso de depsitos aluviales. Las mineralizaciones primarias normalmente ocurren en rocas requiriendo tcnicas de liberacin y por lo tanto siempre tienen una distribucin granulomtrica y liberacin completa es difcil obtener existiendo solo tendencia a aproximarnos. Las operaciones de reduccin de tamao a su vez introducen cambios en las propiedades originales en algunos minerales hasta el extremo de interferir con el mtodo proceso de separacin. Limitaciones de Procesos de Separacin: Existen limitaciones importantes en los procesos y equipos desarrollados para la explotacin de propiedades: a) Lmites de Tamao de Partcula.- cada mquina tiene un tamao mximo de partcula y un mnimo que pueden ser eficientemente tratados dependiendo del Criterio de Separacin y condiciones de operacin. En el caso de exceder estos lmites, el proceso se torna ineficiente por lo que es necesario preparar el alimento existiendo un permanente compromiso entre la falta de liberacin y el exceso de finos producido. b) Discriminacin de Propiedades de los Minerales: en que los resultados son dependientes de las propiedades diferenciales por lo que debemos tener siempre la mxima diferencia posible explotable econmicamente. Algunos ejemplos pueden mencionarse tal como ocurre en concentracin gravimtrica en la que la separacin en medios densos (DMS) es mas eficiente sin embargo sus costos de inversin son mayores frente a jigs por ejemplo que tienen menor eficiencia pero su costo de inversin es significativamente menor. En separacin electrosttica que explota conductividad superficial de los minerales, las especies minerales debern estar secas, caso contrario se interfiere con el Criterio de Separacin, en cambio la susceptibilidad magntica puede explotarse por va seca hmeda, esta ltima no sera aplicable en zonas donde no existe suministro adecuado de agua. El alimento completamente seco es tambin interferido por condiciones atmosfricas imperantes en la zona del yacimiento, caso especfico de las arenas de playa. En algunos casos tostacin es aplicable utilizando combustibles existentes en la zona. La aplicacin de lixiviacin con cido clorhdrico sulfrico tambin tiene limitaciones en razn de su suministro. Limitaciones Econmicas: estn relacionadas con especificaciones de los productos son limitaciones establecidas por los compradores y en parte relacionadas con el proceso subsecuente. a) Limitaciones de Grado Ley del Producto.- El valor de venta del producto de concentracin est relacionado con su ley, algunos ejemplos se mencionan a continuacin: el caso de la barita baritina, el mercado exige leyes de 99.5% para tener precios de ventas aceptables, mientras que cuando la ley es menor a 99.5% BaSO4 el precio se reduce en 50%. Similar condicin reporta la fluorita, en que el grado cido exige no menos de 97% CaF2 y el siguiente nivel es el grado metalrgico que acepta ley no menor de 60%, igualmente el precio de este ltimo es la mitad de la fluorita grado cido. En el caso de producir fluorita de 96.2% CaF2, esta no podr ser vendida como grado cido. Limitacin de Impurezas.- Penalidades contra impurezas existen en los mercados de metales base, estao, arenas para vidrio teniendo especificaciones rgidas cuya identificacin y asociacin deber ser cuidadosamente realizada. En casos extremos se ha determinado presencia de minerales por cuyo contenido de impurezas son algunas veces no comerciales, tal es el caso de la cristofita que es

b)

3


-4

un mineral zinc con alto contenido de Mn presente en nuestros Andes Centrales que produce concentrados de zinc de leyes inferiores a 40% Zn. c) Limitaciones de Tamao de Partculas.- Son muy severas en algunos casos, hace un tiempo atrs era imposible vender cromita con contenido de mas de 20% -1 pulgada, sin embargo luego fue posible vender materiales finos pero peletizados demandando incorporar etapa de acabado del concentrado. El caso de la industria del carbn aun reporta restricciones de tamao para venta segn su aplicacin. Precio de Venta Valor de Mercado.- Importantes cambios se observan en funcin a tiempo teniendo marcada influencia en el diseo de procesos constituyendo una propiedad de los minerales que debemos adicionar a la lista anteriormente mostrada y deber ser tenida en cuenta en el desarrollo de los procesos.

d)

Posibilidades Adicionales

Manteniendo continuo acercamiento entre las propiedades de los minerales y los mercados podemos realizar cambios en ellas creando nuevos procesos con la finalidad de ser mas competitivos. Ejemplos tpicos son tostacin reductora para transformar materiales frricos a ferrosos convirtindolos en fuertemente magnticos, as como procesos de lixiviacin alcalina magnetizante, facilitando la separacin posterior y limpieza de concentrados. En el caso de procesos hidrometalrgicos, la regeneracin del lixiviante es objetivo importante para reduccin de costos.

Propiedades de Minerales

Propiedades de Procesos y Equipos

Conc I Conc II Conc III

Principios y Teoria de Separacin

Informacin Econmica

Optimizacin de Operacin

SELECCION DE PROCESOS

3.0 DETERMINACION MINERALGICA Es el estudio de la naturaleza y distribucin de minerales en la mena, determinando sus propiedades y rango de variacin : en composicin, en caractersticas d liberacin accesibilidad, frente a tcnicas de separacin. 1) 2) 3) 4) La mineraloga es herramienta bsica requerida para la evaluacin de depsitos minerales, siendo la determinacin de composicin cuantitativa anlisis modal la mas importante. Tambin forma parte bsica fundamental del ncleo bsico para Diseo de Procesos siendo de mayor importancia relativa respecto a los anlisis qumicos cuantitativos. Requerida para el control de procesos especialmente para el control de prdidas, determinando tamaos de liberacin. Para el control de productos : composicin, tamaos de acuerdo a los requerimientos comerciales.

4


-5

Para el mineralogista, las siguientes propiedades son tiles para diagnstico son las siguientes : i) ii) iii) iv) v) vi) vii) viii) Color aunque no importante por el amplio rango de variacin. El color de raya, es de mucho mayor valor en la identificacin Dureza evaluada por resistencia relativa a la abrasin Gravedad especfica determinada por tcnicas del pignmetro por lquidos densos Radioactividad determinada usando equipo especial. Fusibilidad Permeabilidad magntica considerando rango de variacin. Propiedades qumicas y reactividad cuantitativa, que en algunos casos e importante para la identificacin de especies minerales.

De estas propiedades debemos remarcar las posibilidades de la separacin en lquidos densos usando densidad simple en gradiente de densidades. Este procedimiento permite adems tener un estimado de liberacin de los valores frente a minerales de ganga que normalmente son los de menor densidad. Esta herramienta permite evaluaciones en los rangos de densidades de 1.0 a 2.9 en el caso de usar TBE Bromoformo y hasta 4.8 con solucin Clericis. Una vez identificadas las especies minerales y sus propiedades el responsable del diseo de plantas para tratamiento de minerales est interesado en la interrelacin de las especies minerales, su ubicacin y el rango de variacin de tamaos. Para lo cual se utilizan las denominadas herramientas mineralgicas como son : vista de observador entrenado, microscopios pticos, microscopios pticos cuantitativos, microscopios electrnicos de barrido y el analizador PIF (Portable Isotope Flourescence Analyzer. Tambin existen tcnicas que se recomiendan tener en cuenta : autoradiografas y cromatografa de contacto por contacto simple por contacto elctrico para acelerar el proceso. La determinacin de sales solubles en agua, tanto en contenido como en composicin es factor trascendente, especialmente cuando los posibles procesos a aplicar incluyen a flotacin procesos extractivos. Deben ser consideradas como parte de la composicin de la mena. 4.0 APRECIACIN MINERALGICA EN TERMINOS DE SELECCIN DE PROCESOS Para el proceso integral, debemos considerar cuatro clases de constituyentes de las menas que se indican a continuacin: 1) Valores: la actitud bsica debe ser definida grado recuperacin, dando importancia a una de ellas definiendo el proceso de acuerdo a estos objetivos, si este es de grado, los valores sern separados en etapa posterior del proceso y en el caso de recuperacin deber hacerse tan pronto sea posible. Ganga No Deseada: puede ser descrita como material inerte fsica y qumicamente y su remocin puede realizarse en cualquier parte del proceso pero es siempre preferible removerla en etapas tempranas con la finalidad de mantener costos bajos de operacin, el balance detallado de costos de tratamiento futuro y el valor adicional que podra obtenerse en trminos de grado recuperacin de valores deber ser realizado. Materiales Peligrosos Dainos : la ganga peligrosa nociva es definida por aquellos minerales reactivos fsica qumicamente en el proceso y cuya presencia afectara la eficiencia del proceso. Deben ser removidos antes de su ingreso a la etapa en que son perjudiciales as como del producto final pero sin interferir con el producto. Un ejemplo de este tipo de materiales son las lamas, las cuales no son deseables por los procesos aunque no por los compradores clientes; este material interfiere en concentracin gravimtrica y con otros, en el caso de flotacin afecta el consumo de reactivos, puede afectar la selectividad del proceso principal para la separacin de valores as como la clasificacin o las reacciones qumicas. Siempre existe una alternativa segn el tipo de compuestos clasificados por su compatibilidad:

2)

3)

5


-6

i) Si A es incompatible con B, deberemos realizar su separacin para el subsecuente procesamiento. En este caso se consideran todos los tipos de separaciones posibles. ii) Si A es compatible con B, ser necesario tomar una accin menos drstica por que en este caso la separacin no afectar al producto y se realiza separacin por etapas. Como ejemplo de materiales interferentes incompatibles se tiene a la hematita y magnetita en el caso de una mena alta en hematita que requiere separacin magntica en hmedo de alta intensidad mientras que las cantidades menores de magnetita interfieren con el proceso constituyendo opcin viable separarla mediante concentracin magntica de baja intensidad antes de recuperar la hematita. Similar efecto tiene la separacin por mtodos magnticos de baja intensidad de pyrrotita del alimento a flotacin selectiva de cobre etapa en la que el primero es interferente requiriendo uso de reactivos para su depresin de mayor costo operativo. 4) Sub-Productos : Estn relacionados con completa utilizacin del recurso, puede ser en inters de la Nacin y/ de la Empresa de Terceros especializados en el manejo de este tipo de materiales, su procesamiento no deber interferir con el programa principal ni con el grado ni la recuperacin de valores objetivos. En ocasiones este tratamiento podra ser hecho posteriormente en trminos econmicos. Debe darse debida importancia desde el inicio de las exploraciones de todo yacimiento por que en las menas existen importantes valores en sub - productos en algunos casos el precio es atractivo justificando su extraccin, en otros su valor se pierde o reduce cuando se reduce el tamao de partcula.

4.1 AGRUPAMIENTO DE MINERALES POR SUS PROPIEDADES Luego de haber establecido la composicin mineralgica de la mena problema, incluyendo su anlisis modal, sus propiedades y rangos de variacin, clasificado por sus caractersticas respecto a los procesos, es necesario agrupar los minerales de la siguiente manera : i) ii) Clases (% de cada mineral agrupados por sus caractersticas de composicin) Por su contenido de valores : a) Podemos tener el mismo valor en diferentes minerales. b) Diferentes valores en el mismo mineral. c) Diferentes valores en diferentes minerales (en trminos econmicos) iii) Proporciones de los minerales en la mena : los requerimientos de tratamiento sern diferentes dependiendo de la proporcin de los componentes. iv) Asociaciones de los minerales en la mena. v) Propiedades : los minerales pueden ser separados por su asociacin y puede realizarse en trminos de propiedades superficiales de la densidad y la secuencia de los procesos a aplicar depender de las propiedades y proporciones.

5.0 REGLAS BASICAS DE SELECCIN DE OPERACIONES Y PROCESOS Las operaciones y procesos involucrados en procesamiento de minerales son de i) preparacin y ii) de separacin ; los cuales debern tener secuencia adecuada. Existen reglas bsicas para la correcta seleccin de procesos de separacin por lo menos aproximarnos a la mejor solucin al problema metalrgico, algunas de las mas importantes se tratan a continuacin. 1) Siempre debemos tener preocupacin por extraccin temprana de valores accesibles: El caso extremo que ilustra esta regla es la produccin de minerales de fundicin directa (DSO) requiriendo muy poca concentracin pero necesita preparacin, la cuestin es obtener justo balance entre excelencia tcnica y preferencia comercial. Ser correcto adems colocar en el mercado el peor producto que ser aceptado, lo cual es aplicable a cualquier productor manufactura, no

6


-7

existira un justo balance si se aplica lo contrario, el objetivo deber ser siempre realizar el mnimo trabajo posible en el proceso integral. Si tenemos importante fraccin de valores, se debern separar las partes accesibles de estos valores y no aplicar mas trabajo del necesario sobre ellos. Esta decisin ser hecha dependiendo de la cantidad y valor del mineral objetivo en proceso, si el valor del mineral es bajo, las cantidades debern ser significativas para justificar su aplicacin. Como ejemplos de este tipo se puede mencionar a los minerales de fierro y arcillas para cermica, en estos casos el valor relativo del producto es bajo por lo que la cantidad mnima a remover en etapa temprana deber ser de 25% aproximadamente. Existen algunas excepciones dependiendo del yacimiento, tal es el caso de materiales que tienden a formar lamas por lo que su tratamiento no deber ser prolongado, en este caso el contenido deber ser de 10-15%, en el caso que exista una mejor relacin grado recuperacin por ser factible tcnicamente, se deber proseguir con el tratamiento. En minerales de alto valor econmico, siempre estaremos frente a bajos contenidos concentraciones y estos valores debern ser recuperados tan pronto como sea posible debido a que postergndolo se aumentan las posibilidades de prdida, este es un asunto de factibilidad tcnica en caso sean accesibles en etapa mas temprana. Esto representa el reto mas grande en el proceso de minerales siempre y cuando los valores sean accesibles en una etapa temprana. El trmino accesibilidad se toma en el amplio sentido no solo en su concepcin de liberacin si no de contacto exposicin a la fuerza de separacin sea esta fsica qumica, se debern definir las caractersticas texturales, estructurales y de tamao de partcula. En algunos casos como casiterita que no se observa en finos sin embargo es posible que existan en los gruesos y los relaves debern ser examinados para identificar posibilidad de recuperacin temprana. Excepciones existen cuando su aplicacin incorpora complicaciones en el flujograma pero como regla general siempre se deber estudiar la posibilidad de recuperacin temprana de valores cuando se trata de minerales de alto precio en el mercado. 2) Rechazo temprano de minerales de ganga: esta posibilidad es de mayor complejidad por las complicaciones que incorpora. La ganga es bajo valor econmico y como tal debe ser tratada, en el caso que no mas del 25% de este se encuentre liberada no sera adecuada su separacin, dependiendo de las caractersticas estructurales de la roca: i) ii) Capas claramente definidas de roca libre de valores (observacin macroscpica) Textura propia de los minerales: en el caso que los valores y los minerales de ganga tuviesen tamaos de partcula similares tendremos la opcin de eliminar minerales de ganga en etapa temprana.

Si los valores estn finamente diseminados a travs de la ganga existiendo casos en que los valores estn dentro de cristales de los minerales de ganga, luego liberacin temprana de cualesquiera es poco probable (siempre el concepto de accesibilidad a la fuerza de separacin prima) afectando la recuperacin en el caso de aplicar separacin temprana de minerales de ganga. Existe probabilidad estadstica de que parte del mayor constituyente se encuentre liberado en etapas tempranas del proceso, el mismo argumento aplica si el mayor constituyente fuese el valor. Desde el punto de vista de ingeniera de planta y costo de inversin, la separacin temprana de ganga deber tener justificacin econmica. 3) Si tenemos un producto de alto valor econmico, en el total, la recuperacin es mas importante que el grado por lo que el proceso deber ser diseado para alcanzar alta recuperacin y luego mejorar el grado en lo posible, no superior a las especificaciones justificadas de mercado. Un balance econmico de grado recuperacin deber ser realizado, mas all del punto ptimo no deber irse. En el caso del Au, diamante, platino etc. debemos tener como objetivo recuperaciones prximas a 95%. En otros casos como el cobre, el balance deberemos obtenerlo en nivel inferior de recuperacin debido a que intentar recuperaciones mas altas incrementan los costos y los beneficios marginales pueden ser menores, por otro lado

7


-8

el grado de acuerdo a la estructura econmica deber ser razonable tal como es el caso del Sn, Zn, WO 3. 4) En caso de productos de bajo valor el mejor balance se obtiene dando mayor importancia al grado, con estos minerales estaremos relacionados con una secuencia de etapas de preparacin y concentracin. Las caractersticas del circuito bsico para ambos tipos de productos se presentan en el grfico siguiente.

M INERAL A Objetivo:grado

M INERAL B Objetivo: Recuperacion

Re lave I Re lav II Re lav III

Conc I Conc II Conc III

Conce ntrado

Re lave s

5)

La secuencia de operaciones y procesos deber ser compatible para obtener el ptimo beneficio econmico.- En muchos casos los procesos seleccionados para tratamiento de sulfuros han omitido recuperacin de xidos como minerales de WO 3 y Sn, varios ejemplos de estos casos existen a lo largo de la historia de la minera y en algunos aun persiste. El nfasis en estas plantas se pone en flotacin de los sulfuros alternativamente en recuperacin gravimtrica de xidos metlicos. Este dilema se discute a continuacin como ilustracin: Si flotamos los sulfuros primero, los relaves estaran constituidos por silicatos y xidos metlicos, pero para obtener flotacin eficiente es necesario alcanzar tamaos de partcula de malla 100 debido a que la flotacin normal no trabaja eficientemente con fracciones mas gruesas. Una importante fraccin de productos mas finos que 200 mallas se produce en el caso de moler a 90% -100 mallas mas y si no se tiene especfico cuidado en el circuito cerrado de molienda se producir 60-70% -200 mallas cuyas fracciones mas finas son mas difciles de tratar por concentracin gravimtrica y un importante volumen de xidos sern tan finos que no seran eficientemente recuperables debiendo incorporar circuitos complementarios de flotacin. La otra alternativa es comenzar con concentracin gravimtrica, la cual remover parte de los sulfuros y los xidos metlicos, obteniendo un producto con 90% de sulfuros y algunos puntos porcentuales de xidos metlicos y de ganga desplazada, luego remover la alta cantidad de sulfuros por flotacin generara alto desplazamiento de xidos debido a que la eficiencia sera menor afectando la recuperacin de xidos. La leccin de este dilema es que no hay una solucin directa para el caso especfico, las partculas estarn estadsticamente distribuidas en todos los productos y la definicin de la secuencia de mayor compatibilidad deber ser definida mediante trabajo experimental. Este tipo de dilema se encontrar en diferentes tipos de mineral. 6) En cualquier clase de separacin de minerales, el proceso trabajar mas eficientemente si la fuerza de separacin es aplicada al menor constituyente, estos es siempre verdad, cuando se aplica el mtodo inverso se afecta la ley recuperacin. Este principio es vlido en todas las etapas incluyendo clasificacin.

8


-9

7) Nuestro inters debe estar dirigido a los flujos, existiendo varios de ellos que debern ser considerados por formar parte del diagrama integral de procesos e instrumentacin: a) Masa : En muchos casos deberemos considerar recuperacin de algunos componentes y la determinacin de flujos de masa es imprescindible para precisarla entre otros factores incluyendo la preparacin del diagrama de Proceso e Instrumentacin: P & ID. En circuitos de molienda convencionales, el clasificador recircular minerales pesados sufriendo de sobre molienda y la posible incorporacin de una etapa de concentracin ser consideracin especial para la recuperacin de sulfuros liberados casi liberados. En muchos casos esto representa una etapa efectiva y de bajo costo de inversin con la aplicacin de jigs celdas unitarias de flotacin. Agua : Es tambin elemento importante en la definicin de necesidades as como para definir probable incorporacin de etapas de recuperacin de agua. Este componente es uno de los mas importantes por que el consumo de H 2O alcanza al rango de 5-6 Ton/Ton de mineral cuando se incorporan mtodos convencionales de concentracin gravimtrica y en flotacin esto es de aproximadamente 3/1. Tamaos de Partculas: este balance es requerido para alcanzar equilibrio en el proceso integral, muchas veces por tratar una pequea fraccin de partculas gruesas finas se solucionan problemas significativos que afectan la metalurgia integral. Valores y Minerales de Ganga : Este anlisis es tambin necesario para identificacin de problemas potenciales as como por consideraciones econmicas, cada etapa incorporada al circuito deber ser justificada tanto tcnica como econmicamente.

b)

c)

d)

5.1 EJEMPLOS DE APLICACIN Se presentan dos casos para precisar como los principios trabajan en la seleccin de procesos

5.1.1 RECUPERACION DE SULFUROS DE COBRE Y ZINC El caso que se presenta consideracin corresponde a una operacin minera cuya ecuacin bsica era obtener un concentrado de cobre con alta recuperacin de Cu reduciendo el Zn desplazado a un mnimo de 5% (Zn contenido). Los estudios fueron realizados por una empresa consultora que obtuvo tres diagramas de procesos que se ALTERNA TIV AS PA RA REC UPER AC IN DE presentan en las diagramas siguientes identificados como A, B y C. SULFUROS C u y Zn En el modo A, se produce un concentrado de cobre y de zinc en dos etapas sucesivas de flotacin selectiva despus de molienda hasta liberacin, utilizando proceso convencional con etapas rougher scavenger, obteniendo un concentrado de cobre de 22.9% Cu y 6.2% ALIM ENTO Zn con 93.2% de recuperacin de Cu, mientras que el concentrado de zinc report 50.4% Zn con 82.2% de recuperacin.FLOT Cu CONC Cu FLOT Zn CONC Zn RELAVE

METODO ADE S FOR:

EJ ERCIC IO EVALUAC INDAT FI G: FI LE

D E P A R T ME N T o f ME T A L L U R G Y

M ar z o D i a gr a mTI TL A LT E RNA T I V AS P ARA RE CUP ERA CI N

9


- 10

En mtodo B, se aplic molienda primaria algo mas gruesa para recuperar minerales de cobre de fcil liberacin primero, seguido por remolienda del relave de flotacin primaria de cobre, produciendo flotacin secundaria de cobre y el relave de esta 2 da etapa de flotacin fue sometido a flotacin de zinc. La ley del concentrado de cobre mejor a 23.1% y su recuperacin a 94.4%, mientras que el concentrado de zinc report una ley de 52.1% reduciendo la recuperacin a 80.2%. En el modo C, se realiz una flotacin de cobre convencional y el concentrado primario de cobre fue remolido y luego sometido a limpieza separando un relave de limpieza que fue luego incorporado al relave de la flotacin primaria y sometido a flotacin de zinc. Con este arreglo se obtuvo un concentrado de cobre ensayando 24.5% Cu reduciendo el contenido de Zn a 5.4% con recuperacin de 92.4% Cu. El concentrado de zinc report ley de 50.1% con recuperacin de 83.9% Zn que es la mas alta del trabajo experimental piloto realizado.ALTERNATIV AS PA RA REC UPER AC IN DE SULFUR OS C u y Zn ALIM ENTO

FLOT Cu I CONC Cu I REM OL A LTERNA TIVA S PAR A R EC UPERA C IN DE SULFUR OS C u y Zn FLOT Cu II ALIM ENTO CONC Cu II FLOT CuCONC Cu Ro Scv

FLOT Zn RELAVE

CONC Zn REM OL

METODO B

FLOT CuD E P A R T ME N T o f ME T A L L U R G Y

DES

FOR:

EJ ERC IC IO EVALUAC INDAT FI G:

M ar z o D i a gr a mT I TL ALT E RNATI VAS P ARA RE CUP ERACI N

CONC Cu FLOT Zn CONC Zn

FI LE

RELAVE

METODO CDES FOR:

EJ ERC IC IO EVALUAC INDAT FI G: FI LE

D E P A R T ME N T o f ME T A L L U R G Y

M ar z o D i a gr a mT I TL ALT E RNATI VAS P ARA RECUP E RACI N

10


- 11

Los balances metalrgicos para cada caso se presentan a continuacin, en la que se incluyen las leyes de cabeza que en el caso del Cu muestra diferencia significativa respecto al resto de evaluaciones alcanzando 5.95% Cu mientras que en las otras dos alternativas se tiene 5.72 y 5.73% Cu que son comparables :METODO PRODUC A Alim Conc Cu Conc Zn Relave B Alim Conc Cu Conc Zn Relave C Alim Conc Cu Conc Zn Relave PESO % 100.00 23.30 19.25 57.45 100.00 23.20 18.05 58.75 100.00 21.58 19.36 59.06 ENSAYES % Cu Zn Fe 5.95 11.81 23.85 6.20 0.73 50.40 12.90 0.45 1.15 5.73 11.72 23.30 5.60 0.42 52.10 11.10 0.42 1.74 5.72 11.71 24.50 5.40 0.48 50.70 11.90 0.58 1.23 RECUPER % Energa K80 % -200# Cu Zn Molien. micrn Peso 100.00 100.00 13.9 41.0 96.0 93.20 12.20 2.50 82.20 4.30 5.60 100.00 100.00 12.4 45.5 91.5 94.40 11.10 1.30 80.20 4.30 8.70 100.00 100.00 12.8 35.5 98.9 92.40 9.90 1.60 83.90 6.00 6.20

En trminos de especificaciones de calidad de concentrados de cobre, ninguna de las opciones presentadas alcanzan las especificaciones establecidas como objetivo siendo la mxima recuperacin de Cu lograda con el procedimiento 2 en el que se aplica recuperacin temprana de cobre liberado, reduciendo el impacto de sobre molienda. En cambio en trminos de recuperacin de Zn, este arreglo reporta la mejor ley de Zn alcanzando a 52.10% con recuperacin de 80.2% siendo la mas baja por aumento de prdidas en el relave. En trminos de consumo de energa, el arreglo A reporta el mayor costo en comparacin a los otros dos que incorporan recuperacin temprana de valores. En trminos de inversin, el Mtodo A tendra menor requerimiento de equipo mientras que el B requerira mayores costos al tener que incluir dos etapas de molienda as como circuito adicional de flotacin. Si consideramos los ingresos netos por ventas de los concentrados producidos con cada una de las alternativas y para precios actuales de metales se establecen los valores que se presentan en la Tabla siguiente :INGRESOS POR VENTAS US $ INGRESOS CALCULADOS PARA CABEZAS US $/% METODO A METODO B METODO C

PROD/METOD

DIRECTO

11


- 12

METODO A Conc Cu Conc Zn Total METODO B Conc Cu Conc Zn Total METODO C Conc Cu Conc Zn Total

144.99 62.89 207.89 140.13 62.06 202.19 139.48 63.86 203.34

24.35 5.33 29.68 24.46 5.29 29.76 24.37 5.46 29.82

144.99 62.89 207.89 139.50 62.44 201.94 139.39 62.36 201.75

145.65 62.51 208.16 140.13 62.06 202.19 140.02 61.98 202.00

145.08 64.41 209.50 139.58 63.95 203.53 139.48 63.86 203.34

En la que se observa que determinando el valor de ventas directamente a los productos obtenidos con cada una de las condiciones favorecera al mtodo A que reporta el mximo de 207.9 US $/TMS, mientras que el mnimo es reportado por el mtodo B : 202.2 US $/TMS. Estas diferencias son parte debidas a las diferencias en leyes de cabeza que todo trabajo experimental genera. Es posible expresar los ingresos netos por ventas en trminos unitarios para comparacin: en el caso del concentrado de cobre en US $ por cada unidad de % de Cu en cabeza y para el Zn de igual forma. Estos resultados se incluyen en la 2da columna de la Tabla anterior, en la que se observa que el valor de ventas unitarios de los concentrados de cobre varan en el rango de 24.35 a 24.46 US $/TMS y % Cu lo cual indicara que los referidos resultados se encontraran en curva isovalrica que las diferencias son poco significativas. En el caso del Zn, el ingreso neto por ventas unitario referido a % Zn en cabeza vara entre 5.29 a 5.46 (US $/TMS)/% Zn, el diferencial de variacin es de 0.17 US $/TMS mayor que el diferencial de 0.11 US$/TMS obtenido en la metalurgia del cobre. Podemos tambin intentar proyectar los resultados con cabezas obtenidas en cada una de las evaluaciones asumiendo constante los valores netos por ventas obtenidos con cada mtodo, lo cual no es estrictamente cierto, por que una mayor cabeza de cobre como en este caso dar superiores resultados en trminos de grado recuperacin. Los resultados se incluyen tambin la Tabla anterior, observndose que en los tres casos, los resultados econmicos favorecen al mtodo C por reportar mayor ingreso neto por ventas : 1.60 US $/TMS respecto al A y 1.34 US $/TMS respecto al B, generado principalmente por los concentrados de zinc que reportan mayor recuperacin de Zn y ley ligeramente superior a la condicin A. 5.1.2 RECUPERACION DE HEMATITA DE SEMITACONITAS

En la minera de minerales de fierro existen importantes volmenes de reservas con contenidos de Fe de alrededor de 35% en forma de hematita a los cuales se les denomina semi taconitas por reportar fina diseminacin; a diferencia de las taconitas que reportan similares contenidos de Fe pero constituidos por magnetita principalmente. El proceso para produccin de concentrados comerciales de Fe involucra etapas de preparacin por reduccin seguidas por separacin magntica de baja intensidad seguida por molienda y separacin magntica de alta intensidad requiriendo etapas de limpieza tambin de alta intensidad y en algunos casos limpieza final por flotacin. En el diagrama siguiente se presenta la secuencia general de etapas de preparacin y de procesos utilizados para su tratamiento. En este caso, el mineral de mina reporta 31.3% Fe y es chancado y molido hasta liberacin, por el contenido de magnetita, compuesto interferente con la separacin magntica de alta intensidad, este debe ser removido obteniendo un concentrado magntico representando 1% del peso y ensayando 60% Fe, aunque esta etapa no encuentra justificacin econmica por la baja recuperacin de Fe y ley del producto magntico, sin embargo resulta imprescindible para pasar a la etapa subsiguiente por impureza nociva, que interfiere con el proceso subsiguiente.

12


- 13

El relave de la etapa anterior reporta en este caso 30% Fe, representando 99% del peso del mineral de mina y tratado por separacin magntica de alta intensidad en hmedo produce un nuevo relave que representa el 35% del peso ensayando 8.6% Fe. Este relave es descartado como final, mientras que el concentrado es remolido y sometido nuevamente a separacin magntica de alta intensidad en hmedo, obteniendo un relave equivalente al 18% del peso de mineral original, ensayando 20% Fe que es descartado como final. El concentrado de la etapa anterior ensaya 52% Fe representando 46% del peso total, es sometido a una etapa de limpieza adicional en separador de alta intensidad en hmedo para reducir el desplazamiento de minerales de ganga atrapada por el alto peso de fracciones magnticas recuperadas. Con esta etapa adicional de limpieza, se recupera 37% del peso total de mineral ensayando 58% Fe solamente que no es suficiente para su colocacin en el mercado. El relave de esta etapa representa 9% del peso ensayando 27% de Fe y dependiendo de su comportamiento podra ser recirculado a la etapa previa descartado como final. Para la limpieza final del producto es necesario incorporar etapa complementaria de limpieza bien sea por flotacin con aminas por activacin con Calcio. Ambos procesos aplican la fuerza de separacin al menor constituyente, en este caso la slica.

13


- 14

TRATAMIENTO MINERALES DE BAJO VALORR.O.M.

100 31.3CHANCADO y MOLIENDA HASTA LIBERACIN

% PESO % Fe

SEPARACION MAGNETICA BAJA INTENSIDAD

1% 60 % CONC. MAGNETICA

RELAVE

99 % 30 % 35 % 8.6 % RELAVESEPARACION MAGNETICA ALTA INTENSIDAD

CONCENTRADO

REMOLIENDA

18 % 20 % RELAVE

SEPARACION MAGNETICA ALTA INTENSIDAD

46.0 % 52.0 % CONCENTRADO

9% 27 % RELAVE

LIMPIEZA EN SEPARACIN MAGNETICA HJ

37 % 58 % CONCENTRADO

10 % 48 % RELAVE ESPUMA

FLOTACIN DE SILICE CONCENTRADO

27 % 64.2 %

FLOTACIN CON AMINA

8% 36 % RELAVE ESPUMA

FLOTACIN SiO2 ACTIVACIN CON CAL CONCENTRADO

29.5 % 64.1 %

EJERCICIO EVALUACIN

Los resultados de ambos mtodos se presentan en el diagrama siguiente, indicando que con amina se produce un concentrado final de hematita ensayando 64.2% Fe representando 27% del peso de mineral tratado, mientras que el relave (espumas) representa el 10% del peso de mineral de cabeza conteniendo 43% Fe. El proceso alternativo de flotacin de slica con activacin por calcio, reporta un concentrado final de 29.5% del peso ensayando 64.1% Fe, alcanzando una recuperacin total de Fe de 60.4%, superior al 55.3% obtenido en flotacin con aminas. En las espumas de esta etapa de limpieza por flotacin se reporta 8% del peso ensayando 36% Fe Para la comercializacin de concentrados de Fe es necesario alcanzar una ley mnima de 63% Fe, que en este caso se logra con recuperaciones menores a las obtenidas cuando se tratan de minerales de mas alto valor econmico relativo. 6.0 PREPARACIN DE MINERALES

14


- 15

La preparacin de minerales es requerido para acceder a las propiedades tiles para la separacin de minerales su extraccin, en general debemos indicar que son etapas esquemas que anteceden al proceso mismo de concentracin. La seleccin de esquemas de preparacin estn relacionados con los siguientes aspectos : 1) 2) Mena y minerales constituyentes, sus propiedades mecnicas, origen geolgico, texturas, agregado de partculas, estructuras. Con el mtodo de minado, dependiendo de este se determina la humedad del mineral extrado de mina, pasando por el extremo de alta humedad cuando se utiliza minado por medios hidrulicos en el caso del tratamiento de depsitos aluviales y en el de relaves. La aplicacin de corte y relleno utilizando relleno hidrulico aumenta la humedad del mineral arrancado de mina hasta acondicionamiento previo por reactivos residuales. Procesos de separacin : sus limitaciones de tamao de partcula y limitaciones en la discriminacin de minerales. Requerimientos del producto para su comercializacin relacionado con tamao de partcula como es el caso de minerales de hierro, cromo, bario, etc. Grado del producto que debe ser alcanzado para su colocacin en el mercado en trminos convenientes a la economa del proyecto para alcanzar mxima rentabilidad. Costo de las operaciones unitarias involucradas y valor del producto, es importante mantener los costos de en niveles bajos siempre.

3) 4) 5) 6)

En general la situacin geogrfica y econmica del depsito son factores que influyen tambin hasta el extremo que un proceso totalmente automtico podra ser el ptimo, es importante indicar que nuestro objetivo ser siempre incorporar procesos adecuados econmicamente y no lo tecnolgicamente mejor. La preparacin de minerales se realiza en etapas incorporando mtodos procesos de separacin entre etapas de preparacin. Cada vez que las propiedades fsicas qumicas diferenciales estn disponibles se podra aplicar separacin dependiendo del costo beneficio. Baja inversin es necesaria, especialmente en plantas pequeas no resulta conveniente multietapas. La seleccin de operaciones de preparacin depende de diversos factores que se indican a continuacin : Escala de la operacin, Flujograma aplicado, Disponibilidad de capital, Moda en chancado y molienda

Acarreo del material es factor importante en la seleccin de los mtodos procesos de preparacin, incorporando etapas complementarias de almacenaje, transporte, separacin slido lquido y deben ser integradas en el Diseo de Planta. Las principales operaciones bajo el encabezamiento de Preparacin de Minerales son : 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) Lavado y restregado de partculas Reduccin de Tamao para liberacin. Clasificacin y control del tamao de partculas por tamizaje y clasificacin. Aglomeracin. Almacenamiento y alimentacin Transporte y Transferencia. Espesamiento y Filtracin.

15


- 16

Existen tambin procesos de separacin que son incorporados de manera accesoria en etapas previas a la separacin proceso principal, aplicados principalmente para remover impurezas nocivas interferentes bien sea con el criterio de separacin con el propio proceso. 6.1 LAVADO Y RESTREGADO Puede ser aplicado a minerales que se fracturan fcilmente por atricin simple, como es de aquellos que estn dbilmente cementados, se utiliza para limpiar la superficie removiendo recubrimientos. Los mtodos aplicables dependen del tamao de partcula del material: Minerales Gruesos , tales como son los producidos de mina (ROM), los mas comnmente aplicados son : i) Monitores hidrulicos ii) Lavadores de tambor molinos de cuchillas, y iii) Lavadores Tamao Medio ( 2 y finos) i) Tambores lavadores ii) Zarandas rotatorias con chisguetes de agua Materiales Finos ( , ): i) Zarandas lavadoras ii) Restregadores mecnicos, existiendo de diferente manufactura consistentes de impulsores cruciformes los cuales rotan en un juego de deflectores aplicando alta densidad de pulpa. iii) Tanques agitadores de cualquier clase. algunos de finos para incluye

El uso de estos dispositivos equipos depende del objetivo de su aplicacin, en casos se quiere remover componentes aglomerantes, en otros para la separacin (materiales de baja velocidad de sedimentacin consumidores de reactivos) remover materiales blandos para tratamiento separado, algunos veces concentracin preliminar.

Comprenden abrasin y remocin de finos, atricin se obtiene en bombas, tuberas especialmente en las de gran longitud debido a que los minerales han estado en contacto prolongado con agua. Normalmente una vez separadas las lamas, se requiere dispersarlas adicionando reactivos tales como Na2O.SiO 2, por control de pH (calgon, Na2CO3), los cuales debern ser adicionados en la etapa de restregado favoreciendo luego en la etapa de clasificacin hidrulica en ciclones. Tambin tienen aplicacin en minerales con alta humedad y presencia de finos que son interferentes con etapas de preparacin para tamao de partcula. En algunos circuitos de chancado se incorpora lavado del mineral despus de chancado primario para alcanzar mayores grados de reduccin en operaciones de chancado. Ejemplos extremos de aplicacin de este tipo de operaciones son el tratamiento de algunos depsitos de fosfatos y en minerales de Pb-Zn, en arenas mezcladas con arcillas para produccin de slice de alta pureza para la industria del vidrio. Diagramas de flujo de este tipo de operaciones se presentan en los diagramas adjuntos. 6.2 REDUCCIN DE TAMAOS DE PARTICULAS Y LIBERACIN Muy raramente los minerales se presentan como entes individuales tal como ocurre en el caso de arenas de playa en depsitos aurferos aluviales. Normalmente se presentan diferentes grados de intercrecimiento de asociacin variable en funcin de la competencia de los minerales. Es posible aproximarnos al problema de liberacin aplicando reduccin de tamao por etapas.

16


- 17

En base estadstica, para obtener 90% de liberacin debemos reducir de tamao hasta 1/32 del tamao de grano, un tamao tpico es 0.200 mm y para liberar una partcula de este tamao tendramos que moler a 6 um para obtener 90% de liberacin. Afortunadamente la teora de probabilidades no funciona en este caso y en la mayora solo es necesario moler hasta el tamao de partcula para obtener 90% de liberacin, la explicacin se encuentra en que no se muelen partculas cbicas y se obtiene liberacin por condiciones favorables de fractura a lo largo de interfaces contactos, esto introduce otro factor complementario en liberacin es la proporcin del elemento valioso. 1) En los casos que los valores sean el menor constituyente, digamos 1%, parte significativa del mineral est constituida por ganga liberada (99%) y por lo tanto se puede liberar parte muy significativa de los minerales de ganga antes de liberar los valores, en caso que este factor de requerimiento volumtrico no sea considerado detenidamente puede representar importante prdida de valor, por lo que la posibilidad de liberacin temprana de los minerales de ganga debe ser verificada incluyendo liberacin por etapas dependiendo de que si los medios (partculas no liberadas) tienen no suficiente propiedad diferencial para obtener efectiva separacin de los minerales de ganga asociada a valores discriminndolas de las partculas de ganga liberada. Por ejemplo en el caso de separar casiterita con gravedad especfica de 7.50 de cuarzo con gravedad especfica de 2.60, la densidad de separacin debiera ser de 2.75 0.05 unidades de densidad efectiva ; la pregunta que surge es que cantidad de casiterita contenida en cuarzo aumentar la densidad a 2.65 para obtener separacin eficiente, en este caso sera aproximadamente 1.0% de casiterita 2) Liberacin entre dos minerales valiosos : por ejemplo en el caso de los de plomo y cobre en ganga silicea siempre requeriremos fina reduccin de tamao para alcanzar liberacin completa. Sin embargo tambin existirn etapas tempranas en las que podremos remover separar cantidades significativas de minerales de ganga, pre concentrando los sulfuros que requieren mayor fineza de reduccin de tamao debiendo siempre considerar la liberacin por etapas.

La preparacin de superficies es parte de la reduccin de tamaos, debemos siempre tener en cuenta que lixiviamos y flotamos superficies mientras que en otros procesos estamos interesados en masa. La lixiviacin es uno de los procesos en que con ligero incremento de la superficie se aumenta la cintica dando ventajas metalrgicas en fracciones finas limitada por la factibilidad de la recuperacin de solucin rica. En cambio en flotacin tenemos limitaciones de tamao de partcula muy severas tanto en el rango mximo tope, modificada por la gravedad especfica de los minerales y variable en el rango mnimo de acuerdo al proceso. En el caso del carbn, el tamao mximo de flotacin vara entre 2.00 mm a 0.50 mm y en el caso de sulfuros, el tamao mximo puede variar entre 200 um a 150 um. En flotacin el tamao mnimo puede variar desde ineficiencia absoluta a eficiencias ligeramente menores en -5 a -10 um. Adems de la preparacin de superficie, ests debern ser limpias y de acuerdo a los requerimientos del mtodo proceso de separacin subsiguiente y por limpio se entiende : sin finos, sin presencia de aceites ni alteracin de la superficie por oxidacin debiendo evitar generacin de indeseable activacin de minerales no deseados, es decir que en preparacin para flotacin debemos prever lo siguiente : i) ii) Presencia de compuestos grasos y aceites, Presencia de substancias solubles de soluciones alcalinas cidas que pudiesen disolver iones metlicos que pudiesen precipitar reactivos que contaminen las superficies. Las sales solubles en agua son parte de la composicin mineralgica de los minerales producidos por efecto de intemperismo de los depsitos de minerales que influyen sobre los resultados metalrgicos. Presencia de lamas que tienden a adherirse sobre las superficies de los minerales interfiriendo con el proceso de separacin especialmente en flotacin, en la que se

iii)

17


- 18

observa presencia de compuestos naturalmente flotables que de no ser separados adecuadamente dispersados reducen la eficiencia del proceso principal de concentracin. Normalmente estos compuestos debern ser removidos previamente a la etapa en que resultan interferentes, en algunos casos se requerir lavado del mineral como solucin radical, tratamiento del agua para recuperacin de valores eliminacin de impurezas para su recirculacin al sistema de suministro de agua de proceso. Como se ver mas adelante en algunos casos es conveniente incorporar pre flotacin de los compuesto naturalmente flotables. 6.2.1 Equipos de Reduccin de Tamaos de Partcula

En el mercado existe gran variedad de equipos de reduccin de tamao de partcula que de acuerdo a sus rangos de tamao de partcula utilizan diversos principios como son chancadoras, molinos de barras y bolas, molinos autgenos y semi autgenos. Sobre sus ventajas y limitaciones de cada uno existen tratados, manuales e informacin bibliogrfica que se recomienda al lector referirse, solo trataremos algunas generalidades y algunas propiedades para alcanzar mxima utilizacin de los equipos disponibles. i) Chancadoras de Quijadas

Son utilizadas mayormente en chancado primario, su radio reduccin normal es de 3/1 4/1. El ajuste cerrado mnimo es de 2 algunas veces, tiene capacidad para tratar minerales duros y abrasivos debido a que el sistema de toggle permite aplicar la mayor fuerza. No es compatible con minerales hmedos y de alto contenido de finos pero en caso extremo se puede adicionar agua para facilitar la operacin. El tamao mximo de partcula alimentado debe ser controlado, recomendando sea hasta 85% de la dimensin menor, tambin es conveniente instalar sistemas de proteccin para evitar el ingreso de materiales acerados incorporados accidentalmente. Las fracciones mas finas del alimento que el ajuste cerrado deben ser removidas del alimento por ocupar espacio e interferir con el desgaste adecuado de los blindajes, por esta razn es recomendable incorporar tamizaje grueso para su remocin de los finos para lo que se utilizan grizzlies estacionarios preferentemente vibratorios. ii) Chancadoras giratorias

Pueden ser empleadas para chancado primario secundaria, tienen mucha mayor capacidad que las de quijadas y su radio de reduccin similar al de chancadoras de quijadas y en las giratorias de alta velocidad utilizadas para chancado secundario pueden alcanzar al rango 5-6 a 1. Rara vez alcanzan ajuste cerrado menor a , normalmente es no menor a . iii) Chancadoras Cnicas Son las de mayor uso en nuestras operaciones de mediana minera, aplicadas como secundarias para el caso de las de diseo estndar y las de cabeza corta son utilizadas para chancado terciario. Reportan alto radio de reduccin alcanzando hasta 7/1 produciendo chancado de hasta . Las de cabeza corta pueden operar eficientemente en circuito cerrado por contar con menor excentricidad que las de diseo estndar contando con sistemas de cierre hidrulico. Existen equipos de diseo moderno con aplicacin de mayor energa y radios de reduccin que las convencionales denominadas HP, con las mismas caractersticas que las anteriores.

18


- 19

Para operacin en circuito cerrado, es conveniente considerar la instalacin de tolva de paso con alimentador de velocidad variable con PLC para actuar en funcin de la energa consumida, en periodos de baja dureza del mineral es posible acelerar la alimentacin para optimizar consumo de energa y mantener la eficiencia cercana al mximo. iv) Chancadoras de Impacto Existen equipos de eje horizontal conocidas como molinos de martillos y las de eje vertical como las gyradisc utilizadas para chancado fino. Utilizadas en operaciones para preparacin de alimento a plantas de lixiviacin con aglomeracin para minerales de Ag aplicando chancado hasta 100 % -10 mallas, asistidas con molienda en seco. Los molinos de martillos pueden ser utilizados en chancado primario secundario aplicando altos grados de reduccin mayores 10/1 constituyendo importante ventaja cuando se tratan minerales de baja abrasividad es decir con bajo contenido de SiO2, usualmente menor a 10%. Pueden ser utilizados en calizas duras con importantes ventajas en comparacin con las anteriormente mencionadas. v) Chancadoras de Rodillos

Este tipo de chancadoras eran usadas para el tratamiento de minerales blandos. En casos especiales de chancado fino pueden ser aplicadas, pero para chancado convencional eran obsoletas hasta la aparicin de las chancadoras de rodillos de alta intensidad que por su alta eficiencia y capacidad estn encontrando aplicacin industrial en gran minera para chancado fino. vi) Molinos Autgenos Semiautgenos El desarrollo de estos molinos controlados automticamente han encontrado aplicacin en operaciones en las que resulta conveniente su aplicacin en razn de homogeneidad de la mineralizacin y en las que el costo de inversin es factor importante en la decisin. Este tipo de molinos requieren de preparacin simple del alimento por chancado primario y el producto es normalmente sometido a molienda secundaria en molinos de bolas de guijarros para obtener producto adecuado para procesos de flotacin. En muchos casos producen importante volumen de fracciones gruesas que deben ser separadas en el trommel del molino y recirculados a etapas de chancado para mantener el balance integral del circuito. vii) Molinos de Barras Normalmente son molinos de forma cilndrica que con una relacin L/D de 1/1 hasta 2 / 1 aplicados con diferentes funciones de acuerdo con el mecanismo de molienda que prevalece por las condiciones de operacin aplicadas. Operan con alimentos de hasta 1 realizando funciones de chancado fino cuando operan a 80 - 85 % de la velocidad crtica utilizando placas levantadoras altas y nivel de descarga baja operando en circuito abierto cerrado con zaranda. Tambin se les utiliza como molinos reguladores molienda gruesa con alimento de a utilizando barras levantadoras bajas y operando a velocidades de 50 a 60% de la crtica con descarga media con barras de 3 menos. Estos molinos operan en circuito abierto por disponer de sistema interno de autocontrol por la rotacin de las barras y su pendiente en el interior del molino. En ambos casos la carga de barra se mantiene por debajo del 50%, en este caso el principal mecanismo de molienda es por cascada (rodamiento y agarre) mientras que en el caso anterior es por impacto. La capacidad de tratamiento del molino de barras puede ser optimizada aproximando el mximo tamao de partcula al ptimo utilizando procedimientos de clculo simple, establecidos por los fabricantes. viii) Molinos de Bolas

19


- 20

Estos molinos son utilizados en diferentes rangos de operaciones que van desde molienda primaria con alimentos de a , con bajo nivel de carga de bolas, obteniendo productos de malla 65 # ; utilizando alto nivel de descarga para alimento de 1/8 a para obtener producto de 150 #. En molienda secundaria se les utiliza con alto nivel de bolas para tratar alimentos de 20 a 100 # y obtener productos de 300#, operando a 5060% de velocidad crtica. Tambin existen molinos tubulares cuya relacin D /L es en el rango de 1 : 3-4 para tratar alimentos de 65 a 100 # y obtener producto de 10 m operando con descarga alta alta en el rango de 50 a 60% de la velocidad crtica. Operando en circuito cerrado abierto en algunas aplicaciones. Tambin existen molinos de bolas que son operados a velocidades sobre la crtica para molienda muy fina, en el rango de 100 a 250%. Molinos de bolas verticales son unidades que reportan alta eficiencia, menores costos de inversin y de operacin relativos de aplicacin en remolienda de productos finos operando por abrasin. Existen tambin molinos de alta energa utilizados para alcanzar moliendas mas finas aun que en los casos anteriores, de utilidad en minerales de difcil liberacin. Tambin se debe mencionar a los molinos vibratorios que reportan de manera similar alta eficiencia y en algunos casos actan como reactores efectivos para reacciones qumicas. 6.3 TAMIZAJE Y CLASIFICACION Tanto las etapas de preparacin por reduccin de tamao como los propios procesos de concentracin requieren de clasificacin por tamaos, utilizando mallas para el tamizaje y sistemas hidrulicos para clasificacin en los que la velocidad terminal de las partculas controlan el tamao de separacin. 6.3.1 Tamizaje Estos equipos pueden ser estacionarios, rotatorios y vibratorios. Los equipos estacionarios son los denominados grizzlies que utilizan barras rodillos, rieles, se les utiliza para separaciones gruesas, hasta aproximadamente 10 mm. Para separacin de tamaos mas finos existen las denominadas mallas curvas cedazos DSM de superficie plana como el Erie Mining Co. Wedge wire screen, han encontrado aplicacin hasta para separaciones a 325#, estos equipos no se consideran adecuados para alimentacin gruesa. Las mallas rotatorias trommels son considerados como equipos crudos, utilizados para operaciones combinadas de lavado del mineral y separacin de partculas por tamao. La seccin de separacin por tamaos, es normalmente fabricada de planchas perforadas que son efectivas en el rango de a 1/8. Para separaciones por tamaos de partcula mas finos existen desarrollos como el Nyhammer que es propuesto para separaciones en el rango de 1 mm a 0.30 mm. Las zarandas vibratorias son las de mayor uso variando en sus sistemas de vibracin hasta alcanzar los sistemas de alta intensidad frecuencia, comprenden todo el rango d tamaos de partculas, desde los grizzlies vibratorios que operan con separaciones de hasta 10 mm, luego continan las zarandas vibratoria comunes que alcanzan hasta (6 mm) en seco. En hmedo alcanzan hasta separaciones en el rango de 0.8 a 1.5 mm (20 a 10#). En condiciones apropiadas pueden alcanzar a separar hasta 0.2 mm, es decir hasta malla 65. En algunas aplicaciones se han observado separaciones de hasta 40 m. En general, es de esperar altas eficiencias en separaciones gruesas en el rango > 6 mm, modificada por las caractersticas de los minerales procesados en lo que respecta a contenido de finos y humedad. Existen adems propiedades fsicas de los minerales que intervienen en la eficiencia de tamizaje, como son : i) forma de las partculas, siendo la forma esfrica equidimensional la ideal, conforme las partculas se apartan de esta forma tendremos tendencia a separaciones mas gruesas. ii) Distribucin de tamaos en el alimento, sobre todo de las

20


- 21

partculas prximas a la apertura de la malla, es mucho mas eficiente tamizar en tamaos en los que el porcentaje de la distribucin de pesos tiende a ser menor. iii) Densidad diferencial, reporta efectos significativos en casos en que la separacin se realiza en lechos estratificados, que por efecto de la vibracin y por sobre carga generan gradiente de densidades. 6.3.2 Clasificadores

La separacin se realiza de acuerdo a velocidad terminal de las partculas, existiendo diversos tipo denominados: i) clasificadores por tamaos, ii) Clasificadores hidrulicos, iii) Clasificadores mecnicos, iv) hydrociclones. i) Clasificadores por Tamaos

Ningn clasificador trabaja con separacin por tamaos, este tipo de clasificadores operan con pulpas muy diluidas y el rebose es cercano a laminar, por lo tanto estn limitados a tamaos de partculas no mayores de 100 m, en mayores tamaos de partculas, la sedimentacin se torna menos gentil. Estos equipos aprovechan condiciones de asentamiento de cada libre, resultando el rate de separacin (Rf)= d(livianos)/d(pesados)= ((h-1)/( l-1))1/2 , en la es gravedad especfica. En estos clasificadores por cada libre se obtienen separaciones ineficientes debido a que no existe lavado del producto sedimentado y por lo tanto partculas finas contaminan siempre estas fracciones, en cambio el rebose si resulta limpio. ii) Clasificadores Hidrulicos

Estos clasificadores operan con un medio de densidad superior a la de fase lquida i que resulta = +(1-) , en la que es el % de slidos en volumen expresada en fraccin decimal, es la densidad del mineral y es le densidad de la fase lquida. En estas condiciones de sedimentacin de partculas interferidas por la densidad efectiva de la suspensin proveen la mayor diferencia densidades de partculas que sedimentaran a la misma velocidad terminal. En el caso de sedimentacin de partculas de 7.5 y 2.65 g/cc de densidad en cada libre, las diferencias del tamao de las partculas ser de 2/1, en cambio aplicando el sistema con medio de sedimentacin de mayor densidad se alcanza a 4. iii) Clasificadores Mecnicos Estos clasificadores son los de espiral, de rastras, el Esperanza, bowl taza, entre otros. Son alimentados con minerales no mas gruesos que 0.500 mm obteniendo reboses de aproximadamente 200 mallas hasta 43 m en el caso del clasificador de taza bowl. En muchas aplicaciones estos lmites superiores son excedidos. En el clasificador de rastras se logra algo de separacin por cada libre debido a la alta relacin de minerales livianos a pesados en el alimento, mientras que el separador de taza se aproxima al separador hidrulico hidroseparador, es de esperar que la relacin de sedimentacin se aproxime ((h-1)/( l-1))1 Existen factores propios de los minerales que tambin intervienen en la separacin : i) el factor de forma opera al igual que en tamizaje, segn la forma se parte de la esfrica, la velocidad terminal ser menor, ii) Dilucin grado de turbulencia, la eficiencia vara de acuerdo a la dilucin modificada por condiciones de capacidad de los equipos, con sobrecarga la turbulencia aumenta y la eficiencia es afectada. iv) Hidrociclones El tamao de partcula mas grueso alimentado a los hidrociclones vara en un amplio rango, siendo recomendable operar como mximo en el rango de 3 a 5 mm. El d 50 de separacin se establece no menor de 15 m para el cuarzo, existiendo ciclones de hasta 1 de dimetro utilizados en separaciones finas con apex de 1.5 mm, los cuales deben contar con proteccin absoluta para eliminar fracciones sobre tamao.

21


- 22

Existen algunas modificaciones en los ciclones actuales que indican mayor eficiencia por alimentacin ordenada, evitando impacto del flujo alimentado en la zona superior de la zona de alimentacin, mejorando la precisin de clasificacin, esto se indica en los ciclones CAVEX desarrollados por WARMAN. La relacin de clasificacin en las frmulas tradicionales indica que esta obedece a la siguiente funcin (( h-1)/( l-1))1/2 , que sera de acuerdo a la ley de Stokes, sin embargo esto no concuerda con la prctica, probablemente debido a que el factor de forma de las partculas no ha sido muy estudiado. 6.4 AGLOMERACIN Progresivamente un mayor nmero de minerales son producidos en rangos finos de tamaos de partculas debido al desarrollo de procesos mas eficientes en estos rangos. Tal es el caso de los altos hornos que requieren estrato permeable y por lo tanto los concentrados de fierro fino deben ser adecuados a las necesidades de las etapas subsiguientes, tal es el caso de las toconitas. Similar condicin se tiene en los fosfatos de aplicacin directa los cuales para evitar perdidas por efecto del viento tambin deben ser aglomerados para mas eficiente uso. Aglomeracin es requerida en algunos casos como en la recuperacin de Ag por cianuracin en pilas, en la recuperacin de cobre por lixiviacin cida se requiere aglomeracin debido a la granulometra del producto alimentado a la etapa de lixiviacin, mejorando tanto la cintica de extraccin, la extraccin misma La aglomeracin puede realizarse por mtodos fsicos qumicos, en el caso de procesos fsicos, los mas comnmente utilizados son sintonizacin, pleiteado y briqueteado y por mtodos qumicos mediante control de cristalizacin. 6.4.1 i) Mtodos Fsicos

Sinterizado

Se obtiene calentando parte del mineral su totalidad, se obtiene adherencia por difusin entre partculas por cristalizacin, por fusin dbil fritting. El componente de menor punto de fusin acta como pegamento. En el caso de concentrados de hierro de alta ley se debe promover el mecanismo de adherencia por difusin. ii) Peletizado

Esta operacin significa adherir las partculas pulverulentas a la forma esfrica integral confiando en la presencia de un mecanismo de adherencia y endurecimiento de la superficie. Las etapas que intervienen son las siguientes : 1) Formacin de las bolas pelets mediante un proceso de rolado con una mezcla de agua con reactivos complementarios cuya cantidad y tipo dependen del proceso subsiguiente. En el caso de procesos de lixiviacin cida de minerales de cobre se utiliza agua y H2SO4 con la adicin no de aglomerantes especficos. En el caso de lixiviacin alcalina con NaCN, se adiciona cemento alternativamente aglomerante especfico. Los pelets recin formados son conocidos como pelets verdes, sin importar el color real. Luego se promueve el pegado qumico hidrulico de las partculas, esto se obtiene en el proceso de secado. En el caso de los minerales e hierro se requiere etapa adicional de endurecimiento por calentamiento, aplicando el mismo mecanismo utilizado en sintonizacin por difusin dbil fusin formando una matriz cementando al resto de partculas.

2) 3)

iii) Briquetas

22


- 23

1) 2)

Las partculas se adhieren entre s utilizando compresin del material sobre un molde y produciendo briquetas de formas estndar como en el caso de las briquetas de carbn utilizadas para las cocinas de carbn. Por Extrusin : la mezcla de material pulverulento es preparada y extruda en la forma requerida y cortada en longitudes adecuadas, existiendo algunas formas mas refinadas que aplican vaco para reducir la porosidad por la eliminacin de aire inhibiendo su expansin.

La produccin de briquetas tambin depende de efectos de tamao de partcula, de forma y del adhesivo utilizado. i) Tamao de partcula : briquetas pueden ser obtenidas con material tan grueso como aunque aglomeracin para lixiviacin cida de minerales de cobre se realiza con partculas mas gruesas aun, por que en este caso el objetivo es adherir las partculas finas a las gruesas evitando su segregacin. En el caso de las briquetas tampoco es necesario moler a tamao fino en este caso por compactacin se obtiene alta resistencia a la compresin. Factor de Forma : cuanto mas irregulares sean las formas de las partculas menor ser el rango de tamaos de partculas requerido. Ambos factores estn interrelacionados. La resistencia fsica es necesaria para almacenamiento de las briquetas y re acarreo. En algunos casos es necesario incorporar finos para cumplir con las especificaciones como en el caso de concentrados de Mn producidos por concentracin gravimtrica. Adhesivos : debido a la presin aplicada para la formacin de briquetas y los menores espacios vacos producidos, en la produccin de briquetas es necesario utilizar menor cantidad de adhesivos que en peletizacin. Tambin es posible preparar yeso como cementante utilizando CO3Na2 y H2SO4. En el caso de carbn se utiliza CaO como cementante. Factores de Consideracin en Peletizado

ii)

iii)

6.4.2

Son factores importantes a ser tenidos en consideracin para el peletizado, los siguientes : 1) Requerimientos de Tamao : Suficiente fuerza de adherencia deber suministrase a la tensin superficial para que las partculas se adhieran al tamao adecuado bien sea para el proceso subsiguiente por los requerimientos del mercado. Propiedades superficiales : Al usar tensin superficial para promover la adherencia de partculas, estas debern ser fcilmente mojables hidroflicas, por lo que en algunos casos los concentrados no son adecuados debiendo remover el recubrimiento hidrofbico. En el caso de concentrados de carbn existe preferencia por la preparacin de briquetas. Pegamentos : Aglomerados fsicamente resistentes dependen del contenido de agua en el caso de los pelets verdes. Cuando el agua se elimina, la resistencia a la compresin tambin se elimina y se necesita algo mas para estabilizar los pelets en caso necesario. En el caso de los pelets de hierro es necesario mantengan alta resistencia a la compresin y al choque trmico por lo que es necesario calentar las partculas para promover los mecanismos de adherencia, que en algunos existen naturalmente en los minerales de hierro y arcillas. Adhesivos Naturales : los hidrxidos minerales deshidratados actan como cementos naturales, tal es el caso de la limonita, la cal cuando es requerida en la etapa subsiguiente. La bentonita es un aditivo que cuando no est presente de forma natural es aplicado. Adhesivos Orgnicos : es cualquier material que proporciona cohesin a temperatura ambiente calentando a temperaturas de hasta 80 C. Algunos ejemplos son : almidn disuelto en agua, azcar que cuando pierde el agua de disolucin permanece como cementante, tiene importante efecto cuando se le elimina por quemado debido a que contribuye a muy alta porosidad. En estos

2)

3)

23


- 24

casos el aumento de resistencia por quemado es necesario para promover soldado de partculas por difusin y adherencia por formacin escorias. Adhesivos de Sales Inorgnicas : son disueltas en agua y adicionadas en soluciones de aproximadamente 30 g/litro en cantidades suficientes para suministrar agua de capilaridad, luego el agua es removida dejando anillos de sal depositados como soldadura. Problemas surgen cuando estos pelets son calentados muy rpidamente causando explosin de los pelets. Con calentamiento lento y el agua es transportada por deshidratacin migrando a baja velocidad, los pelets producidos pueden ser de excelente calidad y resistencia. Se pueden utilizar sales que adems reaccionan con los componentes minerales generando productos de reaccin adems de los anillos de sal. La cantidad depende del tipo de mineral, el carbonato de sodio es sal inorgnica que no causa explosin de los pelets. 6.5 ALMACENAMIENTO Y SISTEMAS DE ALIMENTACIN Estas operaciones unitarias estn relacionadas estrechamente con las propiedades bulk de los minerales, el principal punto es la reactividad de los minerales en el sentido superficial. 6.5.1 ALMACENAMIENTO Cualquier almacenamiento se deben enfrentar dos problemas : i) Segregacin: Se produce por diferentes causas, siendo una de las principales la debida a la amplia distribucin de tamaos de partculas, su ocurrencia es mayor en pilas rumas utilizadas para homogenizacin del alimento en plantas concentradoras y en plantas de preparacin del alimento a fundiciones y refineras en la preparacin de las denominadas camas. Pueden ser utilizadas despus del chancado y molienda de los minerales, especialmente cuando la composicin del alimento debe aproximarse a una constante. Son muy pocos los yacimientos que dan distribuciones de tamaos de partculas y composicin constantes, normalmente reportan cambios. Obtener una mezcla homognea es siempre difcil, una de las caractersticas particulares de la industria minera en general e que debe considerarse variacin permanente de las caractersticas del alimento, esta es diferencia notable respecto a otras industrias que tratan alimentos de calidad y composicin cercana a la constante. Preparacin de camas es comn en el tratamiento de minerales de hierro as como en fundiciones y refineras, pero su costo es elevado y por lo tanto la incorporacin de este tipo de almacenaje debe ser econmicamente justificado como en la incorporacin de cualquier etapa intermedia. La variacin en distribucin de tamao de partculas har variar lgicamente los resultados de las etapas de reduccin de tamao debido a que estas operaciones estn basadas en volmenes y por lo tanto el diseo en general deber ser capaz de absorber estas variaciones. Obtener un alimento cercano al constante en trminos de granulometra y composicin es objetivo importante a ser considerado en el Plan de Minado. El extremo de obtener variaciones amortiguadas por periodos de tiempo, es tambin prctica adoptada de acuerdo a las caractersticas del depsito de minerales. ii) Cohesin

Los minerales son inestables cuando son expuestos a las condiciones atmosfricas, especialmente por exposicin a agua y oxigeno, lo cual causa que las superficies expuestas se oxiden, se hidraten y luego por los productos de alteracin se ocasiona cementacin. Entre los varios minerales que reportan esta caracterstica debe destacarse a la pirrotita FeS0.9 que es un compuesto no estequiomtrico muy reactivo que da lugar a la produccin de xidos frricos como producto de alteracin natural formando cementos adems de la produccin de H2SO4 que reacciona con otros minerales generando

24


- 25

cementos adicionales, tal es el caso de la reaccin con calizas generando la formacin de yeso que es un excelente cementante como mostrramos anteriormente. Posibles soluciones a estos problemas son : i) evitar el almacenamiento, ii) mantener los minerales secos, raramente posible por que aun 2 -3% de humedad es alta, 3) mantener muy hmedos los minerales, debido a que la descomposicin cesa en las interfaces agua mineral y disminuyendo las interfaces con aire es posible inhibir la reaccin reactividad, tambin puede ser controlada ajustando el pH. Para reducir la formacin de cementos, es conveniente que las tolvas de almacenamiento de minerales tengan el mnimo posible de reas muertas carentes de flujo por prolongado tiempo, esta caracterstica es comn en los stock piles pilas de almacenamiento que alcanzan a tener cargas inactivas de 25 a 50% del volumen total dependiendo de las dimensiones y nmero de los puntos de descarga. Como regla general se establece que la dimensin de los puntos de descarga deber ser 4 a 5 veces el tamao mximo de partcula. Como alternativa se tienen las tolvas que son depsitos cerrados pero su costo es mayor que el de un stock pile, en consecuencia existe un compromiso en la decisin, muchas veces se adopta almacenamiento abierto con estricta programacin de la remocin del mineral almacenado en las reas inactivas del almacenamiento. No est dems indicar la posibilidad de resolver el problema de generacin de cementos por pirrotita incorporando separacin magntica de baja intensidad en seco, esto es particularmente importante en la preparacin del alimento a procesos de flotacin de lixiviacin con NaCN en los que este mineral es impureza nociva. 6.5.2 ALIMENTACION

Es otro elemento importante de la preparacin del alimento a las plantas de procesamiento de minerales, existiendo en general cuatro tipos de alimentadores : i) mesa alimentadora, alimentadores reciprocantes, iii) alimentadores vibratorios y iv) alimentadores de faja. Los que se encuentran agrupados en i) y iv) son capaces de evitar segregacin en el caso que los minerales tratados tengan esta tendencia debido a que el mineral movilizado est permanentemente en contacto con el dispositivo alimentador. Los dispositivos ii) y iii) producen el efecto de jigging promoviendo segregacin por tamaos, dependiendo de la amplitud de oscilacin, los alimentadores vibratorios producirn mayor segregacin que los reciprocantes promoviendo que las partculas finas ingresaran hasta hacer contacto con la placa alimentadora y en general se movern mas lentamente mientras que las partculas gruesas estarn en menor contacto, sin embargo en el caso de los alimentadores reciprocantes, el desgaste de las placas en contacto con la mineralizacin reportarn alto desgaste por abrasin siendo conveniente fabricarlas de material altamente resistente, existiendo aleaciones especiales que reportan vida til satisfactoria. La alimentacin debe ser constante y los alimentadores seleccionados sobre esta base, el precio aunque importante tiene consideracin secundaria en este caso. En los casos que los minerales reportan tendencia a segregarse, la incorporacin de alimentadores vibratorios podra ser inconveniente, especialmente cuando se alimenta plantas de flotacin procesos continuos. Eliminar previamente las posibilidades de segregacin en las tolvas pilas debe ser objetivo prioritario. Como consideracin adicional es siempre conveniente contar con varios puntos de alimentacin descarga, especialmente cuando se tratan minerales hmedos. 7.0 TRANSPORTE Y TRANSFERENCIA Representa uno de los mas grandes problemas en el diseo de plantas para tratamiento de minerales, es una cuestin de : i) movilizacin de los minerales con el medio en que se encuentran, agua en algunos casos y aire en otros (molienda en seco, clasificadores neumticos) ii) movilizados por los equipos : fajas transportadoras, transportadores helicoidales, de cadenas de capachos.

25


- 26

7.1 Movilizacin de los Minerales con el Medio Este mtodo genera movilizacin diferencial transporte selectivo generando segregacin durante el movimiento, ocasionando que no todos los componente del mineral arriben simultneamente. La distribucin de partculas por tamaos cambiar en los diferentes puntos del transporte, sin embargo no necesariamente afectan al proceso subsiguiente. La variabilidad del tiempo de retencin depende del rate velocidad de alimentacin. En distribuciones amplias de tamaos de partculas, las mas gruesas tendern a concentrarse en las lneas de transporte tuberas, especialmente cuando se tratan de tuberas verticales. En trminos de distribucin de partculas por tamaos y de variacin de gravedad especfica, estos mtodos no son deseables, pero suelen ser utilizados por sus mejores balances costo beneficio y tambin cuando su efecto sobre las siguientes etapas no es significativo, tal como ocurre en flotacin, en filtracin en los que incorporando adecuado almacenamiento es posible absorber estas variaciones. Normalmente la capacidad de bombeo deber ser mayor que la necesaria, estos factores debern ser tenidos en consideracin para el diseo de las etapas de muestreo. La densidad de pulpa debe ser cuidadosamente seleccionada para reducir los efectos de segregacin as como tener mejor transmisin de la energa para transporte, para transportes a grandes distancias, es conveniente transportar pulpas de alta densidad lo cual su vez otorga alta viscosidad a la suspensin. Esta densidad de pulpa depende de la gravedad especfica de los minerales contenidos y su variacin as como del contenido de finos en la pulpa. El transporte de pulpas a larga distancia por tuberas es factible y con el desarrollo de bombas de desplazamiento positivo como las de diafragma de contacto directo de la pulpa con fase inmiscible se han logrado avances muy importantes superando los 300 km. de distancia, con altas eficiencias que superan al 90%. Bombas centrifugas son tambin utilizadas en estaciones en serie para transporte a distancias intermedias, aunque su eficiencia es menor que las bombas de desplazamiento positivo encuentran aplicacin en algunos casos por su relativamente bajo costo de operacin y confiabilidad de performance. En casos que la densidad de pulpa deseada sea superior a la crtica para el transporte hidrulico, existen bombas de pistn aplicadas en relleno en pasta y en la industria de la construccin con resultados satisfactorios. 7.2 Movilizacin con Equipos En este caso los minerales son transportados por los mismos equipos, disminuyendo los efectos de segregacin sin embargo en los puntos de transferencia vuelve a aparecer estos efectos de segregacin por tamaos y por gravedad especfica, pero su significado sobre los procesos no es importante. El nico cuidado que se deber tener es en la seleccin de los equipos de transporte de acuerdo al tamao de partcula, el uso de transportadores de cadena eslabones : reddler, son aplicables para productos secos y finos. 8.0 ESPESAMIENTO Y FILTRACIN Los principales factores que influyen en espesamiento y filtracin se tiene a los siguientes : 1) 2) 3) Adsorcin de humedad mojabilidad de las partculas. Estado de dispersin de floculacin de la suspensin. Distribucin de tamaos de partcula en trminos de empaquetado del estrato sedimentado del queque de filtracin, no es una cuestin de tamao de partcula

26


- 27

sino de distribucin y espacios vacos. Se deber promover alta porosidad la cual controla el rate de drenaje. 4) 5) Forma de las partculas : las formas planas darn el mayor empaquetamiento de las partculas. Comportamiento a temperaturas variables, existen variaciones por efecto de temperatura sobre el coeficiente de expansin trmica generando cambios de volumen de 1% en el rango normal de temperaturas. Viscosidad del medio y de la suspensin : incrementando la viscosidad de la pulpa disminuye la velocidad de separacin de la fase lquida tanto en espesamiento como en filtracin.

6)

8.1 Espesamiento Importantes avances en el desarrollo de estos equipos son apreciables, desde los convencionales pasando por los de alta capacidad que incorporan sistemas mejorados de alimentacin, de eliminacin de espumas tercera fase hasta los de alta consistencia, incluyendo conos espesadores que no requieren del uso de rastras. Hasta los mas recientes que alcanzan a producir pulpas con consistencia de pasta aplicadas en relleno de mina y para depsitos de relaves realizado con alta densidad. Se debe mencionar que estos ltimos espesadores conocidos como deep cone thickeners utilizan el principio de reduccin de viscosidad aplicando el principio de agitacin que se logra con recirculacin del underflow hacia la seccin cnica, principio que mantiene fluidizada la pulpa reduciendo su viscosidad facilitando el transporte. 8.2 Filtracin Los sistemas de filtracin tambin reportan importantes avances en su desarrollo despus de la aparicin de los filtros de vaco que han sido muy utilizados por nuestras operaciones as como los de Marcos y Placas utilizando aire comprimido. Los filtros de vaco muestran avance significativo al utilizar medios filtrantes cermicos generan menor requerimiento de vaco por el efecto de capilaridad en el medio. Estos filtros son de alta eficiencia, generando soluciones filtradas de alta claridad y con la aplicacin de reactivos desincrustantes se logra prolongar la vida de los sectores cermicos con resultados favorables en comparacin con los filtros de vaco convencionales. Cuando los contenidos de finos en la pulpa aumentan, los filtros de presin con placas horizontales : LAROX PF encuentran aplicacin produciendo queques con menores contenidos de humedad. Su aplicacin es creciente debido a las exigencias de los mercados de concentrados que exigen reducido contenido de humedad en el rango de 7.5 a 8.5%. Han alcanzado aplicacin en plantas de extraccin por solventes para la separacin de crud y arcillas del proceso de regeneracin de orgnico aumentando la recuperacin de orgnico sobre 99 %, a pesar de tratar partculas muy finas. La claridad del filtrado alcanza a 100 - 150 ppm de TSS y para cerrar el circuito existen filtros de operacin a condiciones de baja turbulencia, reportando bajo consumo de energa y alta eficiencia en la recuperacin de slidos obteniendo filtrado con reducido TSS, suficiente para su eliminacin por cumplir con estndares de calidad, se menciona especficamente al Filtro Larox LSF : Scheibler que se encuentra en uso en nuestro Pas por varios aos con resultados satisfactorios en refineras. Un desarrollo mas reciente es la incorporacin de un zona de sedimentacin complementaria de los slidos recuperados backwash, que son compatibles con su recirculacin a la etapa previa de espesamiento.

27


- 28

Es importante indicar la interrelacin que existe entre las etapas de espesamiento y de filtracin, en la que se muestra la relacin de humedad del queque (X : % H2O) con la capacidad de filtracin de slidos (Y : kg. Secos/ m2 -hr) para dos densidades de pulpa en el alimento, la curva inferior que se obtuvo cuando la pulpa alimentada fue de 1,220 g/litro mientras que la superior se obtuvo con densidad de pulpa de 1,486 g/litro.EFECTO DE DENSIDAD DE PULPA EN ALIMENTO A FILTRACION A FILTRO LPF SOBRE HUMEDAD Y CAPACIDAD UNITARIA DE FILTRACIONCAPACIDAD UNITARIA DE FILTRACION: kg/m2-hr 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 15 16 17 18 19 20

HUMEDAD CONTENIDA EN EL QUEQUE: %

Es apreciable, la significativa reduccin en humedad del queque y simultneo aumento de la capacidad de filtracin en base a slidos secos. Los efectos de densidad de pulpa en alimento individualmente sobre rate de filtracin en base seca y sobre la humedad del queque se presentan en los grficos siguientes :EFECTO DE DENSIDAD DE PULPA EN ALIMENTO A FILTRACION A FILTRO LPF SOBRE EL RATE DE FILTRACION EXPRESADO EN PESO SECO: kg/m2/hrRATE DE FILTRACION DE SOLIDOS: kg/m2/hr 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 20 30 40

DENSIDAD DE PULPA ALIMENTO:% Solidos Peso

28


- 29

EFECTO DE DENSIDAD DE PULPA EN ALIMENTO A FILTRACION A FILTRO LPF SOBRE HUMEDAD DEL QUEQUE EN : %H2O160 150 HUMEDAD EN QUEQUE: % 140 130 120 110 100 90 80 70 20 30 40

DENSIDAD DE PULPA ALIMENTO:% Solidos Peso

Mostrando claramente las ventajas de aumentar la densidad de pulpa del alimento para asegurar superiores resultados con menor costo relativo de inversin. 9.0 CIRCUITOS DE MOLIENDA REQUERIDOS PARA ALGUNAS APLICACIONES Generalizaciones son difciles de realizar pero podemos indicar que el tamao mximo de partcula es determinado por liberacin accesibilidad, mientras que el tamao mnimo tratable es determinado por el proceso mtodo de separacin adecuado para el caso. Evitar la produccin de finos es probablemente objetivo comn por que en mayor menor grado, los procesos reportan limitaciones para el tratamiento de fracciones muy finas, por lo tanto moliendas muy finas deben ser evitadas en lo posible. 9.1 Molienda Diferencial En algunos casos se requiere explotar la molienda diferencial existente entre los componentes de la mena en otros casos se desea evitar. El primer caso ocurre cuando el material que se desea recuperar es blando como en el caso de arcillas para uso en cermica fina cuando se desea eliminar lamas del circuito de flotacin por ser interferentes con el proceso. Cuando se desea promover la molienda diferencial se utilizan molinos de bolas, estando simpleme

Documents

Diseño de Procesos para tratamiento de minerales