texto1

UNIDAD I

Técnicas de Tratamientode Minerales

Tecsup Virtu@l Indice

Índice

Unidad I : “Técnicas de Tratamiento de Minerales”

1. INTRODUCCIÓN........................................................................................................ 11.1. MATERIALES DE YACIMIENTOS METÁLICOS ...................................................... 11.2. LA PREPARACIÓN MECÁNICA Y LA CONCENTRACIÓN DE MINERALES ................. 41.3. LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES Y SU TIPO DE CONCENTRACIÓN ........... 51.4. ¿POR QUÉ SE CONCENTRAN LOS MINERALES? .................................................. 51.5. POSICIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE MINERALES EN LA

INDUSTRIA MINERA Y SU FUNCIÓN ECONÓMICA ............................................. 71.6. LOS MINERALES EN LA NATURALEZA ................................................................ 81.7. TAMAÑO DE PARTÍCULAS................................................................................111.8. MUESTREO DE MINERALES..............................................................................13

2. RESUMEN DE LA UNIDAD.........................................................................................16

Tecsup Virtu@l Concentración de Minerales

Pag. 1 Unidad I

UNIDAD I

“TÉCNICAS DE TRATAMIENTO DE MINERALES”

1. INTRODUCCIÓN

Se conoce que los metales en la naturaleza se encuentran en forma de minerales encualquiera de sus formas (sulfuros, óxidos, carbonatos, silicatos, etc.) y que para serobtenidos será necesario, en algunos casos, aplicar técnicas de concentración de dichosminerales. Es importante reconocer la forma cómo se encuentran en la naturaleza y suspropiedades, y sobre la base de dicha información reconocer la adecuada tecnología detratamiento.

La rentabilidad de los procesos y operaciones se basa en aspectos económicos por lo que sejustifica una previa concentración de los minerales a fin de que los procesos posterioressean rentables. Es así como la planta concentradora resulta ser el nexo entre la mina y lafundición y su presencia posibilitará tratar menor cantidad de mineral y con mayor ley, apesar de las operaciones que involucra.

OBJETIVOS

• Identificar las operaciones metalúrgicas de concentración adecuadas a aplicar deacuerdo a la mineralogía en la que se presentan los minerales.

• Proporcionar los fundamentos básicos acerca de mineralogía y la preparación mecánicaprevia a la que se someten los minerales antes de las operaciones de concentración.

• Justificar las operaciones de concentración de los minerales como etapas previas aprocesos hidro y pirometalúrgicos.

1.1. MATERIALES DE YACIMIENTOS METÁLICOS

Fig.1.1 Yacimiento de mineral en mina a tajo abierto.


Pag. 2 Unidad I

Los yacimientos de minerales (fig.1.1) representan, en general, concentracionesextremas de metales que primitivamente estaban dispersos. Los metales de interésestán generalmente unidos químicamente a otros formando las menas minerales.Estas, a su vez, aparecen entremezcladas con minerales no metálicos (o materiarocosa) denominados ganga. La mezcla de las menas minerales y la gangaconstituyen la mena, que generalmente se presenta a la forma de rocas.

De esta forma, las menas minerales son los minerales. Así, existen varias clases demineral de cobre, tales como la calcosina, bornita, calcopirita, cuprita, cobre nativo ymalaquita: uno solo o varios de estos pueden estar presentes en un yacimiento.

Asimismo, de una sola mena mineral se puede obtener más de un metal: por ejemplode la estannita se obtiene estaño y cobre a la vez. Por consiguiente, un depósitomineral puede dar varios metales a partir de varias menas.

Los metales de interés económico se obtienen de diferentes fuentes. La mayor partedel oro existente en el mundo procede de oro nativo;por consiguiente, su separación de los minerales quelo acompañan es un proceso relativamente sencillo yno planteaba problemas serios de extracción nisiquiera a los antiguos. En cambio, la plata no sóloprocede del metal nativo sino también decombinaciones con azufre y otros elementos. Lomismo puede decirse del cobre, el plomo, el zinc y lamayoría de los otros metales. La mayor parte delhierro utilizado en la industria se obtiene a partir decombinaciones de ese metal con el oxígeno. En laTabla N° 1 se presentan algunas menas mineralesimportantes de varios metales.


Pag. 3 Unidad I

Tabla 1Listado de menas más comunes


Pag. 4 Unidad I

1.2. LA PREPARACIÓN MECÁNICA Y LA CONCENTRACIÓN DE MINERALES

La concentración de minerales es llamada también recientemente, por algunosautores "Mineralurgia" por comparación con el término "Metalurgia".

¿Mineralurgia?

• Parte, como materia prima, de "minerales", es decir, productos de explotaciónminera. Ejemplo de minerales metálicos: minerales de cobre, plomo, zinc,oro/plata (o combinaciones entre aquellos); arenas de lavaderos de oro,magnetita, ilmenita, zircón, etc.

• Los métodos a utilizar en los procedimientos de concentración de minerales sonexclusivamente de naturaleza física o mecánica, excluyendo medios quemodifiquen la naturaleza química de los minerales.


Pag. 5 Unidad I

1.3. LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES Y SU TIPO DE CONCENTRACIÓN

CARACTERÍSTICAS UTILIZADAS PARA CONCENTRAR MINERALES

Característicasselectivas del mineral

Tipo de fuerzaseparadora

Método deconcentración

Calor, lustre. Visual, manual. Separación manual demenas (pallaqueo).

Gravedad específica. Movimiento diferencialdebido a efectos demasa.

Separación gravitatoriamediante Jigs. Sluicesmesas vibradoras y otros.

Reactividad superficial. Tensión superficialdiferencial en agua.

Separación de partículasvaliosas desde una mezclasólido-líquido (pulpa).Mediante la flotación porespumas.

Reactividad química. Solubilidad mediantereactivos químicosapropiados.

Hidrometalurgia disoluciónde los elementos deseadospara luego ser recuperadospor procesos químicoselectrolíticos o porintercambio iónico.

Magnetismo. Magnética. Separación magnética delas partículas deseadas.

1.4. ¿POR QUÉ SE CONCENTRAN LOS MINERALES?

Existe una razón económica y la motivación de los industriales mineros, desdetiempos inmemoriales, de "preparar" y "concentrar" sus minerales, antes desometerlos a fundición u otros procesos químicos de transformación.


Pag. 6 Unidad I

Resulta más rentable la segunda opción.

Fig. 1.2 (a, b) Justificación de la concentración de los minerales.


Pag. 7 Unidad I

Esto equivale a decir que el procesamiento directo de un mineral, por ejemplo unmineral de 1,2% de Cu tiene un valor negativo, puesto que el valor del Cu contenidono compensa los costos de fundición, de flete y otros gastos adicionales. En cambio sieste mismo mineral se concentra por alguno de los métodos de concentración hastaque el contenido de cobre del concentrado llegue a 28% Cu el valor neto por toneladade mineral se eleva desde un valor negativo hasta uno positivo, a pesar de que en elproceso de concentración (como es normal en la práctica) se pueda perder unos 10%del cobre contenido en el mineral, en los residuos. Habrá que considerar también loscostos de operación, gastos generales, financieros y de comercialización, etc.

La concentración de minerales resulta la mejor alternativapara las fundiciones

• La concentración de minerales es necesaria para rentabilizar toda la operaciónminera para ciertos tipos de mineral, logrando disminuir el impacto negativo delflete y del gasto de tratamiento del producto, a pesar del costo adicional y de lasperdidas de recuperación causadas por el proceso de concentración.

• Sólo las minas que produzcan minerales de leyes metálicas elevadas, podríanoperar rentablemente sin necesidad de recurrir a un proceso de concentración. Taldebe haber sido el caso de la mayoría de las minas de Cu, Sn y metales nobles, dela antigüedad, así como de ciertas minas en estado temprano de desarrollo,cuando explotan minerales "ricos" por métodos mineros selectivos, usandoademás enriquecimiento por "escogido manual".

1.5. POSICIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE MINERALES EN LA INDUSTRIAMINERA Y SU FUNCIÓN ECONÓMICA

Representado esquemáticamente el desarrollo de la industria minera (por Ej.: de unmineral metálico), en forma de "flujo grama", desde el comienzo, por ejemplo labúsqueda y desarrollo del yacimiento, su explotación minera y el procesamiento de losminerales hasta la obtención de metal refinado.


Pag. 8 Unidad I

Cuadro 1.1 Flujograma Desarrollo de la Industria Minera

Búsqueda / exploración del Yacimiento

Metalurgia Extractiva y / o TransformaciónQuímica

Organización y Desarrollo del Yacimiento

Preparación y Concentración de Minerale

Comercialización

Explotación Minera y Transporte del Mineral

1.6. LOS MINERALES EN LA NATURALEZA

La materia prima de los procesos de concentración deminerales son los productos de la explotación minera, porejemplo minerales metálicos y no-metálicos, provenientesde yacimientos mineros y extraídos y transportados a lasplantas de beneficio mediante técnicas racionales yespeciales.

En cuanto a las características mismas de los minerales,éstos tienen estrecha influencia sobre las características

de concentración de los minerales y requieren por lo general una investigación másadecuada para poder diseñar y controlar los procesos correspondientes queproporcionaran alimentación a las plantas concentradoras de minerales Se puedeestablecer lo siguiente:


Pag. 9 Unidad I

1. Existe un proceso natural de concentración en los lavaderos de metales pesados,en los depósitos de muchos minerales no metálicos y en las vetas o filones, enque se enriquecen los contenidos metálicos (sobre todo, sí estos son explotadosen forma "selectiva").

2. La naturaleza de los productos de explotación minera influenciaconsiderablemente la técnica de Preparación Mecánica y Concentración de losMinerales por ej.: el tamaño de trozos que son recibidos en las plantas, si su leyde cabeza es alta o baja o muy variable en cuanto a ley y/o impurezas osubproductos.

3. ¿De qué tamaño será la capacidad de tratamiento y cual será la tendenciapotencial de crecimiento, en función de la magnitud de las reservas del yacimientorespectivo?

4. ¿Por cuál medio de transporte llegará el mineral a la planta concentradora? Segúnla distancia entre mina y planta y según su ubicación relativa, el mineral puedellegar en tren, camión o volquete (sobre todo si se trata de una explotaciónminera a "tajo abierto"); cablecarril o andarivel (si la mina está situada a un nivelmucho más alto que la planta, siendo además poco accesible por carretera); o porpique (balde o carro minero) o por correa transportadora (fig. 1.3), directamentedel interior de la mina.

Fig. 1.3 Faja transportadora acarreando mineral de la mina.


Pag. 10 Unidad I

5. Otra cuestión a resolver es el sistema y la dimensión del almacenamiento a utilizarpara recibir el mineral que alimentará a la planta.

Puede tratarse de una a varias tolvas, alimentadas gravitacionalmente por trenes,camiones, volquetes, etc., y descargadas por abajo con alimentadores mecánicospara transportarse a las chancadoras o "acopios" o "stock-piles", que sealimentaran con correas transportadoras.

A veces, se recurre a un sistema de alimentación movible, llamado "stacker", etc.;y a veces estos acopios se cargan con mineral pre-chancado por una chancadoraprimaria antepuesta, en el fondo de la mina subterránea o en tajo abierto. Ladescarga es por uno o varios puntos dotados de alimentadores mecánicos omenos frecuentemente, por buldózer o retro-excavadora, etc.

Fig. 1.4 Carguío de mineral a los camiones.

IMPORTANTE

En cuanto al producto de las plantas concentradoras, se trata de un producto engeneral "intermedio", que contiene los mismos elementos útiles que el mineralalimentante, aunque en ciertos casos, se logra separar dichos elementos útiles endiversos concentrados selectivos por "diferenciación". Comúnmente, el concentradosirve de alimentación a procesos subsiguientes de metalurgia extractiva, siendosometido a métodos químicos o pirometalúrgicos, a menudo en lugares distantes de laplanta concentradora, dentro o fuera del país de origen.

Su grado de conminución (o granulometría) es de algunos milímetros cuando se tratade concentrados gravimétricos (jigs, mesas vibratorias, conos o espirales),electromagnéticos o electrostáticos; o de fracciones de milímetro, en caso deconcentrados de flotación. En cambio, si los concentrados fueran obtenidos por"escogido a mano" o algún medio físico (selección de tipo óptico, rayos X, etc.), eltamaño de granos puede variar de varios milímetros a algunos centímetros.


Pag. 11 Unidad I

El transporte de los concentrados de la planta concentradorahasta la fundición, se efectúa frecuentemente en sacos de yute(o polipropileno) de unos 50 kilos de capacidad, pudiendotambién usarse en ciertos casos los así llamados "mini-containers" de unos 100 kilos de capacidad, cilindros metálicos ode cartón o el embarque a granel, por ejemplo sincontenedores, a bordo de volquetes, carros FFCC o buques.

1.7. TAMAÑO DE PARTÍCULAS

Un sistema de partículas, con un amplio rango de tamaños, sólo se puede describirmediante el uso de funciones estadísticas. De estas distribuciones es posible derivaruna estimación del tamaño, superficie y volumen promedio del sistema.

La forma común de determinar las propiedades granulométricas de un sistemaparticulado, es someterlo a la acción de una serie de tamices en forma sucesiva.Cada tamiz utilizado tiene una malla con aberturas menores que el anterior, Figura1.5, de esta manera el sistema de partículas queda atrapado en los tamices,correspondiendo a un tamiz en particular todas aquellas partículas con un tamañomenor que la malla del 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 lostamices. Se define como malla el número de aberturas que tiene un tamiz por pulgadalineal. Mientras mayor es el número de la malla menor es el tamaño de las aberturas.

Las partículas se someten a la acción de una serie de tamices, agitadas en formamanual o en máquinas denominadas Ro-Tap, Figura 1.6. Esta máquina imprime a laspartículas un movimiento rotatorio excéntrico horizontal y sobre éste, un movimientobrusco vertical. La eficiencia del tamizaje depende del tamaño de la malla y el tiempode tamizaje. Con el mismo aparato la separación es más limpia en las fracciones másgruesas y con tiempos menos prolongados. Esto significa que para el tamizado deproductos con altos porcentajes de finos, se necesita mayor tiempo que para aquelloscon pocos finos. En general se recomienda un tiempo de tamizaje de entre 10 a 15minutos, pero es conveniente determinarlo experimentalmente para cada tipo dematerial.

TECNICAS DE CONCENTRACIÓN DEMINERALES

FlotaciònGravimetríaSeparación electro-magnética y

electrostática

Separación eléctricaSeparación manual


Pag. 12 Unidad I

Figura 1.5 Tamices.

IMPORTANTE

El tamizaje se puede efectuar en seco o en húmedo. Generalmente seacepta el procedimiento de tamizar en seco hasta la malla 200 y enhúmedo entre 200 y 400. El tamizaje en húmedo se efectúa haciendopasar un flujo de agua por los tamices, desde el mayor al menor,recogiendo la suspensión que sale bajo el último tamiz, en un balde. Estaoperación se puede realizar en forma manual o mecánica.

La serie de tamices se ha estandarizado, existiendo varios sistemas en uso. Entreellos, los más conocidos son: Tyler y US standard, (ASTM).

Figura 1.6 Ro-Tap y serie de tamices.


Pag. 13 Unidad I

1.8. MUESTREO DE MINERALES

La necesidad de determinar características físicas o químicas de grandes volúmenes olotes de material, ya sea en reposo o en movimiento, se presenta en casi todas lasoperaciones y procesos minero - metalúrgicos.

Los errores de muestreo, preparación y análisis pueden dar origen adesaciertos en la decisión de inversiones de capital, en la proyección deflujos de caja, en la programación de objetivos de producción, en eldiseño de procesos metalúrgicos, etc. Estos errores ocasionalmentepueden tener consecuencias desastrosas por lo que siempre esaconsejable conocer la precisión y exactitud de los sistemas de muestreoen uso.

El muestreo, en su sentido más estricto, puede ser definido como la operación deremover una pequeña fracción o parte, que se denominará muestra, desde un conjuntode material de mucho mayor volumen, de tal manera que las características delconjunto pueden estimarse estudiando las características de la muestra.

Métodos de muestreo

La preparación de muestras corresponde a una etapa muyimportante tanto para el control metalúrgico como para losestudios a escala laboratorio o piloto. De los métodos yprecauciones que aquí se tomen dependerá la confiabilidad yexactitud de los datos que finalmente se obtengan.

En la preparación de muestras se emplean comúnmente dostérminos: roleo y cuarteo.

El roleo: Homogeneización de la muestra.

El cuarteo: Operación que consiste en llegar a obtener una porción de muestrapequeña, representativa del total de la muestra inicial, pudiendo realizarse estaoperación en forma manual o en partidores mecánicos.

La obtención de una muestra de laboratorio para realizar análisis granulométrico,análisis químico y/o mineralógico, se puede realizar mediante diversas técnicas. Sinembargo, un requisito previo es una buena mezcla del material.

La mezcla previa se efectúa frecuentemente con un paño roleador, Figura 1.7. Estepaño varía en tamaño de acuerdo con el tamaño de la muestra. Para muestras demayor peso, el roleo es realizado por dos personas que sujetan el paño, que descansaen el suelo, por dos de sus extremos, haciendo rodar el material de una esquina a laotra. La operación se repitedurante varios minutos.


Pag. 14 Unidad I

Fig. 1.7 Paño roleador.

Cuando la muestra es pequeña, menor a 3 kg, la operación puede ser realizada en unpaño roleador sobre una mesa por una sola persona. En algunos casos y paramuestras de varias decenas de kilogramos, se utilizan mezcladores mecánicos.

Muestreo manual

Dentro de los métodos y dispositivos de muestreo y partición manual, se puedenmencionar los siguientes:

1. Cono y Cuarteo

El mineral se extiende sobre una superficie plana, fácil de limpiar; si la cantidad dematerial a muestrear es muy grande, se apila en forma cónica través de una pala,haciendo caer cada palada exactamente en la punta del cono. Esta operación serepite 2 ó 3 veces con el propósito de dar a las partículas una distribuciónhomogénea. En el caso que la cantidad de mineral sea menor, la homogeneizaciónse realiza por roleo, posteriormente, el material se distribuye para formar primeroun cono truncado y después, una “torta” circular plana, respetando lo más posiblela simetría lograda en el paso anterior finalmente, la “torta” circular se divide en 4partes a lo largo de dos diagonales perpendiculares entre sí. Dos cuartos opuestosse separan como muestras y el par restante constituye el rechazo (fig. 1.8).

Figura 1.8 Esquema de operación en método Cono y Cuarteo


Pag. 15 Unidad I

2. Rifleado

El partidor de Rifles, también conocido como partidor Jones (fig. 1.9), consiste enun ensamble de un número par de chutes idénticos y adyacentes, normalmenteentre 12 y 20.Los chutes forman un ángulo de 45° o más con el plano horizontal y se colocanalternadamente opuestos para que dirijan el material a dos recipientes ubicadosbajo ellos. El material se alimenta por medio de una bandeja rectangular despuésde haberlo distribuido uniformemente sobre su superficie.

Figura1.9 Cortador Jones o partidor de Rifle.

El procedimiento recomendado cuando se emplea este tipo de partidor, es elsiguiente:

Emplear el Rifle adecuado de acuerdo al tamaño máximo de partícula. Lamuestra debe ser mezclada y alimentada desde una bandeja al Rifle para obtenerdos muestras, cualquiera de las cuales puede ser seleccionada al azar comomuestra dividida (fig.1.10).

Figura 1.10 Representación esquemática del empleo del cortador Jones.


Pag. 16 Unidad I

2. RESUMEN DE LA UNIDAD

El presente capítulo comprende los aspectos fundamentales de las técnicas de tratamientode los minerales, es decir qué operaciones se deberán aplicar a los minerales de acuerdo asus propiedades y a las características individuales de cada especie. Constituye un aspectomuy importante conocer las características propias de los minerales e inclusive, seráimportante conocer la ganga acompañante.

Se incluye también en esta unidad las razones fundamentales por las que será necesario lainstalación de la planta concentradora que sirva de nexo entre los minerales en la unidadminera y las fundiciones. Se justifica la concentración previa de la concentradora a pesarque pueda constituir un gasto adicional en el procesamiento integral de la obtención delmetal útil.

Finalmente la presente unidad revisa los criterios principales que se deberán tener en cuentaal momento de realizar un muestreo y las técnicas de reducción de tamaño de una muestrarepresentativa. De modo tal que se estudiará las formas de muestreo manual tales como elconeo, cuarteo y rifleado. También se estudia aspectos básicos de la forma de realizar untamizaje y los equipos necesario para realizar un análisis granulométrico.

FIN DE LA UNIDAD

Documents

texto1