2015

INGRID TATIANA ROJAS RODRIGUEZ

CODIGO: 2111317

TRABAJO DE HIDROMETALURGA

DUREZA E INDICE DE MULTURABILIDAD

DUREZA E NDICE DE MOLTURABILIDAD

1. DUREZA:

La dureza es una propiedad que se ha usado para la identificacin de

los cristales; Tanto en el campo de la mineraloga como en el de la

metalurgia, la medida de esta propiedad suministra informacin sobre

las fases cristalinas presentes en un sistema.

La dureza es una propiedad fundamental de un material cuyo

significado vara de acuerdo al mtodo de medida, el cual esta

relacionado con la resistencia mecnica.

La dureza se define como la resistencia que presenta una superficie a

la penetracin o a la formacin de huellas, por un penetrador en

condiciones normalizadas.

Existen diferentes mecanismos para realizar este proceso de rayado, lo

que provoca el que los resultados de la medida de la dureza dependen

del mtodo como se realice en ensayo.

1.2 METODOS DE MEDIR DUREZAS:

MOHS

Comparacin de la dureza por rayado con una

escala de materiales de diez grados.

BREITHAUPT

Comparacin de la dureza por rayado con una

escala de materiales de doce grados.

POVARENNYKH

Comparacin de la dureza por rayado con una

escala de materiales de 15 grados.

SEEBECK

Raya producida con una punta de diamante con

una carga definida siendo la dureza medida por la

profundidad de la huella.

TALMAGE

Mediante una escala de dureza de siete materiales

obtenida a partir de la carga necesaria para

producir mediante una punta de diamante una

raya de profundidad.

Pieza mvil dejada caer sobre el material midiendo

la dureza a partir de la altura del rebote.

ROSIWAL

Dureza medida por la prdida de peso del material

tras una abrasin realizada en unas condiciones

normalizadas.

WOODDEL

Escala de 43 grados definida a partir de la escala de

MOHS y de ensayos normalizados de abrasin.

PLENDL

Dureza medida por la energa cristalina

determinada por medios indirectos.

SHORE

1.2.1 ESCALA DE MOHS:

La escala de Mohs es una relacin de diez materiales ordenados en

funcin de su dureza, de menor a mayor. Se utiliza como referencia de

la dureza de una sustancia. Fue propuesta por el gelogo alemn

Friedrich Mohs en 1825 y se basa en el principio que una sustancia dura

puede rayar a una sustancia ms blanda, pero no es posible lo

contrario. Mohs eligi diez minerales a los que atribuy un determinado

grado de dureza en su escala empezando con el talco, que recibi el

nmero 1, y terminando con el diamante, al que asign el nmero 10.

Cada mineral raya a los que tienen un nmero inferior a l, y es rayado

por los que tienen un nmero igual o mayor al suyo.

ESCALA DE MOHS DUREZA DE LOS MINERALES

Dureza Mineral Equivalente diario

10 Diamante diamante sinttico

9 Corindn rub

8 Topacio papel abrasivo

7 Cuarzo cuchillo de acero

6 Ortoclasa/Feldespato cortaplumas

5 Apatito vidrio

4 Fluorita clavo de hierro

3 Calcita moneda de bronce

2 Yeso ua del dedo

1 Talco polvos de talco

1.2.1.1 PROCEDIMIENTO ESCALA DE MOHS:

1. Pueden utilizarse minerales con dureza conocida para

determinar la dureza de cualquier otro mineral. Un mineral de

una cierta dureza rallar a otro mineral de dureza inferior. Esta

prueba puede hacerse con la ua del dedo (2), la cual puede

rallar un mineral de talco (1), o con un vidrio roto (5) puede

rallarse un mineral de calcita (3) o fluorita (4).

2. Para aplicar la escala de dureza, debe intentarse rallar la

superficie de una muestra del mineral desconocido con una

muestra de un mineral de dureza conocida que se encuentra en

la escala (estas son muestras conocidas).

3. Si la muestra desconocida no se puede rallar con un trozo de

calcita (3) pero si que se puede rallar con un trozo de fluorita (4),

entonces su dureza esta entre 3 y 4. Un ejemplo de minerales con

una dureza entre 3 y 4 son barita, celestina y cerusita (3 a 3.5). Se

podra utilizar este test para distinguir entre calcita y barita o

barita y fluorita.

4. Es recomendable tener cierto cuidado con los minerales a

ensayar, pues en ellos pueden daarse su aspecto y perder valor

si no son rallados con propiedad.

Cuando se encuentra un mineral en el campo, rara vez se dispone de

10 minerales para efectuar el test de dureza. Por el contrario, puede

obtenerse una aproximacin bastante buena usando simplemente:

La ua del dedo (H = 2.5).

Una moneda de cobre (H = 3).

Una punta de acero, por ejemplo una punta de cuchillo, un clavo

etc. (H = 5).

Un fragmento de vidrio (H = 5.5).

1.2.2 DURMETRO

Un durmetro es un aparato que mide la dureza de los materiales,

existiendo varios procedimientos para efectuar esta medicin.

Los ms utilizados son los de Rockwell, Brinell, Vickers y Microvickers. Se

aplica una fuerza normalizada sobre un elemento penetrador, tambin

normalizado, que produce una huella sobre el material. En funcin del

grado de profundidad o tamao de la huella, obtendremos la dureza.

Dentro de cada uno de estos procedimientos, hay diversas

combinaciones de cargas y penetradores, que se utilizarn

dependiendo de la muestra a ensayar.

1.2.2.3 METODOS DE DUREZA POR PENETRACION:

ROCKWELL

Escala A, C Y D. Deformacin producida por un

penetrador cnico de diamante, midindose la

profundidad de la huella.

Escala B, F Y G. Deformacin producida por un

penetrador esfrico de acero de 1/16, midindose su profundidad.

BERKOVIICH

Deformacin producida por un penetrador de

diamante piramidal trigonal, midindose la

superficie de la huella.

SMITH Y

SANDLAND

KNOOP

Huella producida por un penetrador, Vickers, cuya

forma es una pirmide tetragonal midindose la

dureza a partir de la superficie de la huella.

Deformacin producida por un penetrador de

diamante de forma piramidal rmbica, midindose

la superficie de la huella.

Medida de la dureza a partir de la variacin de las

dimensiones de las huellas producidas con el

penetrador Vickers mediante ensayos a distintas

cargas.

DOMENECH

Medida de la dureza a partir de las dimensiones de

la huella de fuerza unidad deducida a partir de

ensayos a distintas cargas.

AUERBACH

Deformacin producida por un penetrador

semiesfrico midindose la superficie de la huella.

BRINELL

Deformacin producida mediante un penetrador

esfrico de acero midindose la superficie de la

huella.

MEYER

Deformacin producida por el penetrador Brinell

midindose la superficie proyectada de la huella.

1.2.2.3.1 MTODO DE MEYER:

Antes de realizar la penetracin, se mide el espesor de cada

lmina y se asegura de que esta no afectara la superficie

opuesta.

Para una lmina de determinado material se toma de 4 a 6

penetraciones a diferentes cargas, manteniendo siempre una

distancia mnima de 3 veces el dimetro del penetrador.

GAHM

Volumen= Superficie=

Figura 1. Desmenuzamiento de la partcula

Una vez obtenidas las huellas en la lmina, se lleva al microscopio

para medir el tamao de estas. Se toma una medida horizontal y

otra vertical para obtener el promedio de estas dos.

1.3 Influencia de la caracterstica:

La dureza de un mineral proporciona la informacin necesaria

para el

En el campo de la joyera, los joyeros utilizan lpices especiales

que contienen puntas de los minerales de la escala antes

mencionada, con el fin de verificar si es una gema autntica o en

su defecto una genuina imitacin.

Aplicacin de la dureza de rocas para determinar el diseo y la

explotacin adecuada en un campo minero.

2. INDICE DE MOLTURABILIDAD

El proceso de molienda consiste en la reduccin de los materiales ya

triturados a polvo, y su objetivo es el aumento de la superficie especfica

del material, este proceso se realiza con dos fines: para poder mezclar

ntimamente diferentes materias primas y llegar a un producto con una

composicin y para poder combinar qumicamente las materias primas

con un mnimo de energa trmica.

El fin de la teora de la molturacin es definir una relacin que, de una

forma numrica, describa la reduccin de tamao de las partculas y el

consumo de energa. Hay numerosas relaciones que intentan relacionar

las dos variables anteriores, y se las conoce como leyes de la

molturacin.

2.1 PRIMERA LEY DE LA MOLTURACIN O LEY DE VON RITTINGER:

En 1867 Von Rittinger postul su teora conocida como teora superficial

de desmenuzamiento que establece que la energa suministrada de

forma eficaz durante la molturacin o desmenuzamiento sera

proporcional a la nueva superficie producida durante dicha operacin.

Consideremos una partcula caracterizada por una de sus dimensiones,

(Figura 1). Su volumen y superficie sern:

Figura 2. Desmenuzamiento de la partcula

Realizando una serie de clculos teniendo en cuenta la densidad del

material, superficie total del producto, la nueva superficie, energa

consumida por unidad de volumen, relacin de reduccin, se obtiene la

caracterizacin de la ley de Rittinger por la relacin:

2.2 SEGUNDA LEY DE MOLTURACIN O LEY DE KICK: Segn esta ley se

necesita la misma cantidad de energa para desmenuzar un material

desde 1 cm hasta 0.5 cm, que desde 10 micras hasta 5 micras, etc., por

tanto, el trabajo absorbido depende solamente de la relacin de

reduccin y es independiente de la dimensin de partida D. As,

el desmenuzamiento de una partcula gruesa necesita la misma energa

que una ms pequea, por tanto la energa puesta en juego por

unidad de volumen es constante.

La ley de Kick se puede caracterizar por la relacin:

Tabla 3. Determinacin ndice de trabajo

2.3 TERCERA LEY DE LA MOLTURACIN O LEY DE BOND: F.C. Bond supone

que la energa requerida para el desmenuzamiento es intermedia entre

las dadas por las frmulas de Rittinger y de Kick. Propuso su ley en 1951 y

supone que la energa abastecida es proporcional a la longitud de las

nuevas grietas producidas. Para partculas de la misma forma, la

energa abastecida es inversamente proporcional a la raz cuadrada

del tamao promedio de las partculas. La ley, deducida de forma

emprica, es

Figura 3. Comparacin de los tres mtodos

2.4 CUARTA LEY DE MOLTURACION: Las tres leyes de molturacin se

pueden resumir en una sola expresin, formulada por Charles, Holmes,

Svensson y Munkes en 1957. En esta expresin se ha introducido otra

constante en la relacin exponencial entre la energa y la molturacin.

Esta expresin es la cuarta ley de la molturacin y viene expresada por:

El diagrama de la figura 3 muestra una comparacin entre las tres

teoras de la molturacin. La abscisa muestra el tamao del producto y

la ordenada el consumo especfico de energa para molturar una

alimentacin de partculas de 1 m en dimetro a la finura indicada en

la abscisa. Como base para los tres mtodos de clculo se supone un

consumo especfico de 10 para molturar una alimentacin de

partculas de 1 m a un producto de 100 micras.

Integrando:

2.5 PROCEDIMIENTO UTILIZADO EN LA UIS PARA MEDIR EL INDICE DE

MONLTURABILIDAD:

Bajo el mtodo de Bond

1. Tomar una muestra de 5 Kg. de mineral, producto del circuito

cerrado de trituracin de la cual se conoce su respectivo anlisis

granulomtrico.

2. Pesar 500 g. de mineral para cada experiencia y efectuar las

siguientes moliendas:

2.1 Tiempo de molienda = 25 minutos

2.2 porcentaje de solidos = 20-40-50-60-70-80-100%

3. Los productos de cada molienda se deben recoger, sedimentar,

secar y analizar granulomtricamente.

2.6 INFLUENCIA DE LA CARACTERISTICA

ndice de Bond, distribucin del oro por fracciones

granulomtricas, grado de lixiviabilidad y la distribucin del oro en

diferentes matrices. Este parmetro determina el consumo

energtico y posteriormente emplearlo en el dimensionamiento

de los equipos de conminucin necesarios para el montaje de la

planta. Por otra parte,

Mineral predominante en la mena, basndose en las referencias

de los ndices de bond para minerales puros.

diagnstico energtico en el proceso de molienda

3. BIBLIOGRAFA

DIAGNSTICO ENERGTICO EN EL PROCESO DE MOLIENDA DE LA

LATERITA. Autor: Reynaldo Laborde Brown. Instituto Superior

Minero Metalrgico.

PROPIEDADES DE LAS ROCAS. Autor: Dr. Ing. Roberto Watson

Quesada. Instituto Minero metalrgico de MOA, Cuba.

MANUAL TECNLOGICO DEL CEMENTO Escrito por Walter H.

Duda. Barcelona.

ESTUDIOS SOBRE EL INDICE DE MOLTURABILIDAD. Autores: Wilfredo

Mandujano, Juan Prado y Pedro Oporto. Asociacin de

productores de cemento.