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UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTA FACULTAD DE INGENIERIA DPTO. INGENIERIA DE MINAS

QUIROZ R., Apunte curso de MINERALURGIA, 2009

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CAPITULO 1

INTRODUCCION A LA MINERALURGIA. 1.1.- Mineralurgia.

El beneficio de minerales comprende una serie de operaciones unitarias, entre ellas destaca un grupo que no ocasiona ningún tipo de cambios químicos en las especies mineralógicas que se encuentran en proceso. Estas operaciones se agrupan bajo el nombre genérico de operaciones mecánicas y son el objeto de estudio de la

Mineralurgia. Las operaciones mecánicas básicas son: reducción de tamaño, clasificación, concentración y las operaciones de separación sólido-líquido. 1.2.- Reducción de tamaño.

El mineral que se extrae desde un yacimiento está conformado por variadas especies mineralógicas. Algunas de ellas contienen el compuesto de valor, minerales de mena, pero otras especies no tienen utilidad desde el punto de vista de su valoración económica, mineral estéril o de ganga. Además es frecuente, y es el caso

de los yacimientos de cobre, que los minerales en explotación sean de baja ley y que las partículas de mineral útil se encuentren diseminadas en una matriz de material estéril. Lo indicado, en el párrafo precedente, obliga a que una de las primeras operaciones del beneficio de los minerales sea la de reducción del tamaño de las partículas. Esta operación puede perseguir algunos de los siguientes objetivos:

- Liberar a las partículas de mineral útil de la matriz de ganga a fin que ellas puedan ser separadas en posteriores procesos de concentración;

- Aumentar la superficie expuesta de los minerales útiles; - Uniformar el tamaño de las partículas y; - Modificar algunas de las propiedades, físicas o fisicoquímicas, que

caracterizan a la superficie de las partículas. La reducción de tamaño, o conminución, es una operación de alta significación en la estructura de costos del procesamiento y, a menudo, es la etapa limitante y quien determina la capacidad de las plantas de beneficio. Además, desde el punto de vista energético, es una operación altamente ineficiente, sólo una muy pequeña parte de la energía suministrada se utiliza en moler y el resto se pierde bajo diferentes formas, (calor, sonido, deformaciones plásticas, etc.). Estas razones justifican el énfasis que se pone en profundizar el conocimiento del arte de la conminución y que cualquier mejora que se haga a los circuitos, por diseño u operación, puede redundar en beneficios económicos inmediatos para la empresa.



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1.3.- Operación de clasificación. La operación de clasificación consiste en separar en fracciones una mezcla de partículas de diferentes tamaños. Cada una de estas fracciones presentará una mayor uniformidad en su distribución granulométrica.

Los clasificadores se encuentran articulados con máquinas de molienda en circuitos de molienda-clasificación. En estos circuitos la corriente de mineral es separada en dos fracciones, una que contiene las partículas mayores a un cierto tamaño, denominado tamaño de corte, y otra que contiene a las partículas cuyos tamaños son menores a dicho tamaño.

El uso de clasificadores articulados en circuitos con máquinas de molienda presenta varias ventajas, entre ellas se tienen:

a. Se evita la sobremolienda del mineral. Las partículas que han alcanzado un tamaño apropiado son evacuadas del equipo de molienda, permitiendo con ello aumentar la capacidad de las máquinas.

b. Entregan grados de libertad adicionales para el control de la operación de reducción de tamaño, ya que gran parte de las acciones sobre el sistema se llevan a cabo en el clasificador.

Lo anterior permite que la energía específica consumida para moler, hasta alcanzar un tamaño determinado, sea menor en un circuito cerrado respecto a la que se registraría en una máquina en circuito abierto, que no esté articulada con un clasificador.

En los circuitos cerrados de molienda-clasificación se identifican dos sistemas básicos, circuito directo y circuito inverso. En el circuito directo, Figura 1-1, el material se alimenta directamente a la máquina de reducción y una vez molido se clasifica el producto; el material más fino es evacuado del sistema mientras que la fracción de tamaño mayor retorna a la máquina.

En el circuito inverso, en cambio, el material que alimenta al sistema es

primeramente clasificado a fin de evacuar la fracción fina y es la fracción gruesa la que entra a la máquina de molienda. El producto de la molienda se junta con la alimentación fresca y retorna a la etapa de clasificación. Un esquema para este tipo de circuito se muestra en la Figura 1-2.

En ambos casos el flujo que retorna a la molienda se denomina carga

circulante y se expresa como una fracción de la carga fresca que alimenta al circuito.

N

Dcc (1-1)

en condición de régimen estacionario N = R, luego:



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R

Dcc (1-2)

POZO DE

BOMBAS

MINERAL FRESCO

MOLINO

CARGA CIRCULANTE

REBOSE DEL CLASIFICADOR

AGUA

AGUA

N

R

D

FIGURA 1-1: Circuito directo de molienda-clasificación.

POZO DE

BOMBAS

MOLINO

AGUA

MINERAL FRESCO

REBOSE DEL CLASIFICADOR

AGUA

D

R

N

FIGURA 1-2: Circuito inverso de molienda-clasificación.



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1.4- Concentración de minerales.

En la etapa de concentración el mineral de alimentación, de baja ley, se separa a lo menos en dos fracciones, una de ellas contiene la especie útil y se denomina como concentrado y la otra contiene los materiales sin valor económico y se denomina como colas o relaves.

Dependiendo de las especies de valor que contenga el mineral puede obtenerse

más de un concentrado. Es el caso, por ejemplo, de los minerales polimetálicos donde como productos se obtiene un concentrado de plomo y otro de zinc. Para lograr la concentración de los minerales se utilizan algunas de sus propiedades físicas, ellas se ilustran en la Tabla siguiente:

TABLA 1-1

PROPIEDADES UTILIZADAS EN CONCENTRACION DE MINERALES

PROPIEDAD TECNOLOGIAS APLICACIONES

Color Concentración manual Pequeña minería del cobre para obtención de mineral de fundición directa.

Peso específico Concentración gravitacional: mesas vibratorias, jiggs, medios densos, espiral Humprhey, conos Reitcher, etc.

Concentración de minerales de placeres (oro, estaño, zirconio). Lavado de carbón. Concentración de minerales de manganeso.

Propiedades magnéticas Concentración magnética Concentración de minerales de hierro

Propiedades eléctricas Concentración electrostática.

Propiedades fisicoquímicas de superficie.

Flotación de minerales. Concentración de minerales sulfurados de cobre, zinc, plomo.

Las variables de respuesta en una concentración son de dos órdenes, una se refiere a la calidad del concentrado, por ejemplo ley y/o contenido de impurezas, y la otra se refiere al grado de extensión del proceso. Para esta última se utiliza la Recuperación, definida como:

ónalimentaci la en útil material de Masa

oconcentrad el en útil material de MasacuperaciónRe (1-3)



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variable que suele expresarse en forma porcentual y que varía entre 0 y 100 %. 1.5- Operaciones de separación sólido líquido.

En la mayor parte de los procesos de beneficio el mineral se lleva a la forma de pulpa, mezclándolo con agua o con soluciones, de allí que una vez finalizado el tratamiento, o en alguna etapa intermedia si ello es conveniente, deban separarse los sólidos de los líquidos con variados propósitos entre los que se cuentan:

a. Recuperación del agua utilizada en el sistema, b. Recuperación de las soluciones que contienen algún producto de interés, c. Obtención de un producto seco comercializable, d. Obtención de un producto con un grado de humedad apropiado para otras etapas

del proceso, e. Obtención de soluciones claras, exentas de sólidos, para otras etapas del proceso.

Para cumplir con estos objetivos se disponen de varias tecnologías, entre ellas están:

a. Espesamiento, b. Clarificación, c. Filtración, d. Centrifugación.

La selección de alguna de ellas depende del tipo de material que se trata y de los

objetivos esperados en el marco del proceso. Al respecto pueden hacerse las siguientes observaciones: a.- Espesamiento: se utiliza para tratar pulpas diluidas, entre 2 y 40 % en sólido, de las

cuales se desea obtener como producto una pulpa más concentrada en sólido y una solución clara. Este es el caso de la recuperación de agua desde relaves, la que se reincorpora nuevamente al proceso, del desaguado de los concentrados previo a una filtración y de la recuperación de soluciones en procesos de lixiviación por agitación. b.- Clarificación : se utiliza cuando se quiere tener una solución exenta de sólidos,

puede ser el caso, por ejemplo, de soluciones de lixiviación que serán tratadas mediante extracción por solventes y que tengan niveles elevados de sólidos en suspensión. En este caso los sólidos, de no extraerse, formarán “crud” con el consiguiente perjuicio para la operación. c.- Filtración: Se utiliza cuando se desea obtener un producto sólido con grados de

humedad fluctuantes entre 6 y 15 %, que deberá ser comercializado, transportado o alimentado a otra etapa del proceso. En algunos casos se utiliza también en la recuperación de soluciones o agua de proceso, sobre todo cuando ella tiene una alta significación sobre los costos de operación. Esta tecnología es eficiente para pulpas relativamente concentradas, de allí que es frecuente encontrarla en circuitos articulada con espesamiento.



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d.- Centrifugación: Se utiliza cuando se procesan materiales, como ser sales o

precipitados, que por su naturaleza resultarían difíciles de filtrar. BIBLIOGRAFIA GENERAL Wills , B.A., “Tecnología de procesamiento de minerales: Tratamiento de menas y recuperación de metales”, LIMUSA, México, 1994.

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