Materiales de Ingeniera

PROCESOS DE OBTENCIN DE MINERALESMineral: DefinicinProcesos de Conminucin: Generalidades.Procesos de ConcentracinProf. Ruselkis Flores

REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICA ANTONIO JOS DE SUCREVICE-RECTORADO PUERTO ORDAZMINERALES Un mineral es una sustancia natural, homognea, de origen inorgnico, de composicin qumica definida posee unas propiedades caractersticas y, generalmente, tiene estructura de un cristal o forma cristalina.

Mena Mineral: Tcnicamente es un agregado de minerales y ganga, a partir del cual pueden extraerse uno o ms metales. Para ser mena la materia debe ser beneficiable, lo cual hace que tenga una importancia econmica lo mismo que geolgica. Los metales de inters estn generalmente unidos qumicamente a otros formando las menas minerales; las que a su vez, aparecen entremezcladas con minerales no metlicos (o materia rocosa) denominados ganga. La mezcla de las menas minerales y la ganga constituye la mena, que generalmente se presenta en forma de rocas.Los minerales de Ganga son las materias no metlicas asociadas a un depsito. Usualmente se desechan al proceder al tratamiento del mineral. Comnmente, la ganga contiene tan slo minerales no metlicos, pero tcnicamente pueden ser metlicos, tales como la pirita, que usualmente se desechan por intiles.Definiciones BsicasDefiniciones BsicasEl contenido metlico de una mena se llama Ley o tenor, y generalmente se expresa en porcentaje o (como en los metales preciosos) en onzas o gramos por toneladas.

La ley para que un depsito mineral sea considerado de inters econmico vara con:el precio del metalel coste de produccinla presencia de menas de diferentes metalesel tipo de mena del metal presente. Cuanto ms elevado es el precio de un metal, ms bajo es el contenido metlico necesario para que sea beneficiable. Definiciones BsicasYacimiento: Acumulacin natural de minerales en la corteza terrestre de algn valor econmico.Mena: Agregado o combinacin de minerales identificables por sus caractersticas mineralgicas y del cual se pueden extraer econmicamente uno o ms minerales o metales.Ganga: Parte estril que acompaa a un mineral, pero que puede tener utilidad como subproducto.Mineral: Agregado natural de carcter inorgnico, del cual se pueden extraer no o ms metales.Operacin: Procedimiento aplicable a un mineral sin que se destruyan las propiedades o identidades qumicas, por ejemplo: trituracin.Proceso: Procedimiento aplicable a un mineral en el cual se involucra un cambio en las propiedades qumicas: calcinacin.Concentrado: Es el producto de la concentracin y que contiene metales econmicamente tiles, del cual se han eliminado la mayor parte de las impurezas.Residuo: Porcin desechable de un mineral al someterlo a un proceso de concentracin o seleccin.Definiciones BsicasProducto: Cantidad de mineral obtenido en una operacin o proceso y que puede ser a la vez alimento de un tratamiento posterior.Rechazo: Es la cantidad de alimento que no cumple con determinados requisitos del producto y que debe ser sometido a un nuevo tratamiento.Colas (relaves): Parte del material resultante de una concentracin, que contiene muy poco metal valioso y que pueden ser nuevamente tratadas o rechazadas.Tenor: Es la mayor o menor cantidad de metal puro en un mineral, generalmente se expresa en porcentaje.Rendimiento: Es la relacin de recuperacin existente entre el producto y el alimento expresado en porcentaje.MINERALESCLASIFICACIN DE LOS MINERALESEJEMPLOSMINERALESAu, Pt, Ag, Cu, Hg, Ni, As, Sb, S, CNATIVOSPIRITA (FeS2), GALENA (PbS).SULFUROSFLUORITA (CaF2), HALITA (NaCl)HALUROSMAGNETITA (Fe3O4)BARITA (Ba(OH)2XIDOS E HIDRXIDOSCALCITA (CaCO3)BRAX (Na2B4O7)NITRO DE CHILE (KNO3)NITRATOS, CARBONATOS Y BORATOSYESO (CaSO4.2H2O)SULFATOSTURQUESA (Al2(OH)3PO4.H2O)FOSFATOSCUARZO (SiO2)SILICATOSBeneficio de MineralesComprende el conjunto de operaciones y/o procesos a que se somete un mineral en bruto para extraer econmicamente de l un concentrado o metal para su posterior utilizacin en la industria.Operaciones MecnicasMtodos de Clasificacin y Concentracin de MineralesAglomeracin Arranque de mineral en la mina Trituracin o Machaqueo Molienda Cribado (clasificacin por tamaos) Homogeneizacin Clasificacin de calidades por flotacin Clasificacin de calidades en medio denso. Lavado de minerales Calcinacin Concentracin por mtodos magnticos Briqueteado Nodulizacin Sinterizacin PeletizacinPrincipales operaciones mecnicas, mtodos de concentracin y aglomeracinBeneficio de Minerales9Principales instalaciones y procesos utilizados para la preparacin y concentracin de mineralesBeneficio de Minerales

10Conminucin es otra palabra que define la Reduccin de Tamao. Es la operacin mediante la cual se rompen partculas grandes de un material para convertirlas en partculas ms pequeas.El material se somete a una degradacin de su tamao con el fin de separar un mineral de otro, o bien alcanzar un tamao ideal para un proceso industrial.El mineral proveniente de la mina presenta una granulometra variada, desde partculas de menos de 1 mm hasta fragmentos mayores que 1 m de dimetro.El objetivo principal de la Conminucin es la Liberacin de la Partcula.

Objetivos de la Conminucin

Principales Tcnicas para la Obtencin de los Minerales.Mediante estudios mineralgicos puede determinarse el tamao de partcula para alcanzar la liberacin

La seleccin de los equipos de Conminucin est determinada por los requerimientos de liberacin.Liberacin

La Mineraloga determina la recuperacin

La fractura puede ocurrir en los lmites de grano o a travs de los granos dependiendo del la resistencia de dichos lmites.

LiberacinLiberacin y Separacin

19This is an overhead photo of the surface operations of Kidd Mine and shows the key ventilation infrastructure for the mine. Greater detail is given in the following slides.

Kidd Mine employs the use of a predominantly exhaust-only type of ventilation system whereby the primary flows through the mine are enabled through the operation of a surface exhaust fan system. The two exhaust shafts are as follows:NVS (North Vent Shaft): The primary exhaust route for the mine air.SVR (South Vent Raise): The secondary route of mine exhaust air.

The fresh air is drawn into the mine through four main routes:#2 Shaft: Primary intake. Note that the air is heated during the winter to prevent freeze-up of the shaft conveyances.#1 Shaft: Main fresh air supply for Mine D. This air is refrigerated in the summer using the Refrigeration Plant and BAC (Bulk Air Cooler)Portal: Fresh air for upper part of the mine. Air is heated during winter to prevent icing of the ramp.Open Pit: Air is drawn through the bottom of the pit for the Cold Stope.OPERACIN DE CONMINUCIN TRITURACINOperacin en la cual se reduce el tamao de un trozo de mineral, dicha reduccin se realiza por accin de las fuerzas de aplastamiento, cizallamiento, flexin, percusin o golpe, friccin, etctera.

En el quebrantamiento o trituracin de rocas duras y resistentes, para obtener material menudo se utiliza aplastamiento y cizallamiento.

Para material granulado, menor de 5 mm., se utiliza el aplastamiento con la friccin o la percusin con friccin.

Para rocas frgiles se utiliza el cizallamiento en vez del aplastamiento, reducindose la formacin de polvos. Trituracin por Impacto:

OPERACIN DE CONMINUCIN Trituracin por Compresin:

OPERACIN DE CONMINUCIN Trituracin por Atricin:

OPERACIN DE CONMINUCIN Trituracin por Corte:

OPERACIN DE CONMINUCINUna vez que el mineral se encuentra en la planta de procesamiento de minerales, es sometido a diferentes etapas de reduccin de tamao mecnico.

De esta forma la Trituracin es la primera etapa de la reduccin de tamao, despus de la explosin destructiva.

Generalmente es una operacin en seco y usualmente se realiza en dos o tres etapas, existiendo en algunos casos hasta cuatro etapas.

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26Industrialmente se utilizan diferentes tipos de mquinas de trituracin y suelen clasificarse de acuerdo a la etapa en que se utilizan y el tamao de material tratado.

En la trituracin primaria de minerales se utilizan principalmente trituradoras de mandbula o giratorias.

En la secundaria trituradoras giratorias o ms comnmente trituradoras de cono.

Mientras que en la trituracin terciaria se utilizan casi universalmente trituradoras de cono.

Alternativamente, cuando existe trituracin cuaternaria, las trituradoras son de cono.27 TRITURADORAS PRIMARIAS: Fragmentan trozos grandes hasta un producto de 6 a 8. Se tienen dos tipos de mquinas: Trituradoras de Mandbulas y Trituradoras Giratorias.

TRITURADORAS SECUNDARIAS: Fragmentan el producto de la trituracin primaria hasta tamaos de 2 a 3, entre estas mquinas tenemos: Trituradoras Giratorias y Trituradoras Cnicas.

TRITURADORAS TERCIARIAS: Fragmentan el producto de la trituracin secundaria hasta tamaos de 3/8 a 1/2, entre estas mquinas tenemos: Trituradoras Cnicas y Trituradoras de Rodillos.Equipos de Trituracin:OPERACIN DE CONMINUCINTipos de Trituradoras: (a) Giratoria Primaria. (b) Cnica Secundaria. (c) Cnica de Cabeza Corta Terciaria.

(a)(b)(c)OPERACIN DE CONMINUCIN

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31 Esta reduccin debe realizarse al tamao ptimo para el proceso de concentracin, lo que involucra aspectos tcnicos y econmicos.

Industrialmente se utilizan diferentes tipos de molinos, siendo estos: Molino de Barras y Molino de Bolas.Molienda:

OPERACIN DE CONMINUCIN

OPERACIN DE CONMINUCIN MOLINO DE BARRAS:Este equipo tiene en su interior barras de acero que son los elementos de molienda. El molino gira con el material proveniente de la trituracin terciaria, que llega continuamente por una correa transportadora. El material se va moliendo por la accin del movimiento de las barras que se encuentran libres y que caen sobre el mineral. Para tener una adecuada carga de las barras, est contendr barras de diversos dimetros, desde dimetros grandes hasta aquellas barras que se desgastaron lo suficiente como para ser reemplazadas.

35Equipos de molienda

36Equipos de Molienda:

OPERACIN DE CONMINUCIN

MOLINO DE BOLAS:

Este molino est ocupado en un 35% de su capacidad por bolas de acero las cuales son los elementos de molienda. Una carga adecuada contendr bolas de diversos tamaos, desde los tamaos grandes reemplazables, hasta aquellos tamaos descargados con el producto.

Circuito de Trituracin Molienda.

Concentracin de Minerales

Operacin mecnica: Cribado

Para ello, se hacen pasar los materiales a granel a travs de los orificios de un cedazo o criba, con objeto de separar sus fragmentos por grosores diferentes hasta alcanzar dimensiones especificadas.

Entre las etapas de trituracin se localizan cribas vibratorias que permiten que el material suficientemente pequeo se desve a la siguiente etapa de trituracin.

Las cribas tambin pueden estar situadas al final de la secuencia de trituracin para enviar cualquier material grueso a una retrituracin en una trituradora giratoria fina o de cono.Permite la clasificacin por tamaos de los minerales que han sido triturados previamente. Despus de la trituracin son transportados por correas hasta las cribas vibratorias, ligeramente inclinadas.44

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46Mtodo de concentracin: lavadoEste mtodo es el proceso ms simple de concentracin de mineral que aprovecha la alta gravedad especfica y tamao bruto del mineral para separarlo de la ganga siliciosa ms fina y liviana predominantemente en forma de cuarzo y arcilla.

El mineral es alimentado a lavadores especialmente diseados que se encargan de agitarlo intensamente mediante sus paletas que en combinacin con el flujo contrapuesto del agua, remueve la slice fina de ste, dejando un producto residual muy rico en hierro.

La separacin del mineral de la arcilla y de las materias terrosas, que constituyen la ganga del mineral, se realiza por la accin de chorros de agua que arrastran fcilmente a esas materias, que son bastante solubles en agua.Se efecta para: Para obtener los materiales libres de impurezas y de polvo, en diversas fases del proceso. Por ejemplo, el lavado de la fragmentacin o sobre productos pre-triturados. Para eliminar los residuos finos sobre criba. Para eliminar el exceso de polvo, en una fase cualquiera de la preparacin,

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50Mtodo de concentracin: calcinacinConsiste en calentar los minerales en hornos de cuba en presencia de cierta cantidad de aire, a temperaturas variables, de 400 a 900C, evitando sobrepasar los 950 para evitar la aglomeracin o fusin incipiente de los minerales.

Los carbonatos, al ser calcinados, se transforman en xidos, quedando ms porosos y siendo ms fciles de reducir.

Al calcinar los carbonatos, se elimina el agua y el dixido de carbono, con lo que se consigue aumentar el contenido de hierro del mineral. De esta manera, se logra disminuir los gastos de transporte.

Los carbonatos suelen contener 40% de hierro, y despus de la calcinacin, se convierten en xidos con 52% de hierro.

2FeCO3 + O2 = Fe2O3 + 2CO2 (Reaccin exotrmica)Este mtodo se aplica tradicionalmente a los carbonatos de hierro (FeCO3) para facilitar su utilizacin en los procesos de reduccin del mineral. 51Mtodo de concentracin magnticaEste mtodo se basa en la atraccin que experimentan ciertos minerales bajo la accin de un imn o electroimn, debido a sus propiedades magnticas, mientras no son atradas otras materias como el estril o la ganga que acompaan a los minerales.

Este mtodo se emplea sobre todo con magnetita, que es un mineral constituido principalmente por xido ferroso frrico (Fe3O4), que es fuertemente magntico.

Ferromagnticos:Hierro, magnetita, ilmenita, pirrotita.Paramagnticos:Carbonato, hematita, limonita.Diamagnticos: Arena, caliza, arcillaPara la aplicacin de este mtodo de concentracin, es necesario: Conseguir que el mineral y la ganga tengan un tamao adecuado para su separacin. Utilizar un campo magntico de suficiente intensidad segn sea la clase de mineral (baja intensidad: magnetita; alta intensidad: hematita y carbonatos) Disponer de una instalacin adecuada para conseguir luego la posterior separacin en diferentes zonas de almacenamiento de las partes estriles y de las magnticas.52

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54Mtodos de concentracin por densidadESPIRALES CONCENTRADORAS:Estos equipos separan las partculas finas de mineral y de estriles. .Funcionamiento: Por la parte superior entra la pulpa con mineral muy fino + estril y una cierta cantidad de agua. A travs del recorrido helicoidal, las partculas ms ligeras tienden a ir hacia la periferia del espiral, y las ms pesadas se concentran en la parte central de la espiral.

Son instalaciones econmicas, de gran sencillez y utilidad, y tienen la ventaja de que no consumen energa, no poseen ninguna parte mvil, y ocupan relativamente poco espacio.55

56Mtodos de concentracin por densidadESPESADOR:Se emplea para separar y recuperar las partculas finas de mineral que se encuentran en forma de fangos.Si las partculas son muy finas, es una operacin difcil y lenta.

Funcionamiento:Este aparato se compone de un gran recipiente cilndrico, lleno de agua, en el centro del cual gira un eje provisto de un brazo que lleva unas paletas. El eje gira lentamente y las paletas empujan las partculas de mayor densidad hacia la parte inferior, donde hay una abertura en la base del depsito. El agua, con las impurezas ligeras, se desborda por una salida situada en la parte superior.

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58Mtodos de concentracin por densidadCELDAS DE FLOTACIN:El mtodo de concentracin por flotacin, se basa en la aptitud que tienen ciertos minerales de flotar en la superficie del agua cuando se encuentran en forma de partculas muy finas.

Funcionamiento:Una instalacin de flotacin consiste de un conjunto de bancos dispuestos en serie, a los que llega por la parte inferior y lateral el mineral muy finamente molido, en suspensin con el agua a la que previamente se ha aadido ciertos reactivos qumicos que favorecen el proceso.

Agitacin agua + reactivos + mineral + aireFormacin Burbujas. Arrastran partculas slidas de mineral.Formacin Espuma en la superficieEspesadoresNo flotan: partculas mixtas o estrilesCaen al fondo de la celdaQuedan en la mitad inferiorCelda de flotacin siguienteResiduoConcentrado de Fe59Flotacin: Consiste en mezclar reactivos qumicos en la pulpa (mezcla de agua y mena finamente molida) y hacer que el aire burbujee a travs de ella.

Tanque de Flotacin con espuma mineralizada de sulfuro