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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINAS Y METALÚRGICA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS

INFORME N° 01/2018-1/IME

MONOGRAFIA CONMINUCION CURSO:

TRATAMIENTO DE MINERALES

ALUMNA:

Condori Sencia Mishell Virginia

CÓDIGO:

161394

CUSCO-PERÚ 2019

2

1. INTRODUCCIÓN

El fin de esta monografía consiste en describir las etapas de conminucion y distinguir los equipos utilizados en chancado y molienda además de explicar los fenómenos que controlan el fracturamiento de las rocas, asimismo el análisis de la pulpa que participan en todos estos procesos hasta ser el concentrado ideal; después describiremos los principios básicos que participan del fenómeno de flotación, lixiviación y gravimetría esto consiste en explicar que variables inducen al uso de cualquiera de estos métodos.

3

2. CONMINUCION: Objetivo: reducir el tamaño de las partículas de mineral para alcanzar la máxima liberación de la mena desde la ganga.

La máxima liberación debe considerar el menor costo asociado así como también un tamaño adecuado para las operaciones posteriores (10-100µm). o Partículas excesivamente grandes enmascaran

el cobre inhibiendo su

flotación o Una excesiva cantidad de partículas finas tienden a formar lodo que cubre las partículas de cobre

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3. CHANCADO De las etapas de conminucion, la operación unitaria de chancado, tiene por finalidad principal: “Realizar una tarea de reducción de tamaño, desde la granulometría obtenida, hasta obtener un producto apto para molienda SAG, molienda

convencional

o

molienda unitaria dependiendo del tipo de circuito considerado” El proceso de chancado, es una transferencia de energía mecánica, al flujo de mineral en su paso a través de la cámara de trituración, con el objetivo de producir un tamaño adecuado, para las etapas siguientes en la cadena operativa.

PRINCIPALES VARIABLES DE ENTRADA AL PROCESO –

Granulometría ROM. •

Top Size.

•

% Finos naturales.

•

Dureza mineral.

–

Humedad.

–

Abrasividad.

DIAGNOSTICO METALÚRGICO: El parámetro de rendimiento que controla todo los procesos de reducción de tamaño es “Consumo Específico de Energía (CEE), expresado como [kW/h] Ec. Bond” Una segunda alternativa de evaluación del rendimiento metalúrgico es la eficiencia dada por Fino Neto generado / Potencia

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“Escasez y costo de la Energía Eléctrica” En el 2012 la minería del cobre consume app.el 50% de la energía eléctrica del SIC (37% consumo nacional) Al 2020, crece el consumo en 63% Ref.:

Diego

Hernández,

Desafíos

y

oportunidades de la Minería en Améria Latina, EXPOMIN 2012, Conferencia Inaugural, 9 de abril, 2012 El modo de acción del chancador giratorio es exactamente el mismo que el del chancador de mandíbulas, salvo que, gracias a un movimiento mecánico continuo, se obtiene una sucesión ininterrumpida de acciones alternadas de presión. Es decir, el chancador giratorio trabaja de forma continua en una mitad de su volumen, mientras

que

el

chancador

de mandíbula trabaja la mitad del tiempo en la

totalidad de su volumen.

El chancado de cono corresponde a una modificación del giratorio, la diferencia es que el eje del chancador de cono no está suspendido; esta soportado en descansos universales curvados bajo el cabezal giratorio del cono. Utiliza un cono con ángulo abierto en la parte superior oscilando sobre un asiento semiesférico

6

4. MOLIENDA – Fenómenos que inciden: •

Impacto

•

Abrasión

•

Atrición

A) IMPACTO En rotura por impacto, la partícula que impacta se mueve perpendicularmente al plano de contacto. La cantidad de rotura que se produce está relacionada directamente con la energía específica que recibe la partícula objetivo. B) ABRASIÓN Se percibe como un fenómeno superficial que resulta cuando dos partículas se mueven paralelas al plano de contacto. Pequeñas piezas de cada una se rompen o rajan de

la

superficie

dejando

las

partículas progenitoras básicamente intactas. C) ATRICIÓN O CIZALLE Es la liberación de energía interna que desarrolla un cuerpo como respuesta a una fuerza cortante o fuerzas oblicuas de corte y que es tangencial a la superficie sobre la que actúa. También llamada esfuerzo cortante 4.1.MECANISMO Y MODELO DE PROCESO Para describir la rotura matemáticamente es necesario considerar tanto: 7



la frecuencia de eventos de rotura



los productos asociados con los eventos de rotura.

4.2.TIPOS DE MOLIENDA a) MOLIENDA SAG

Vista interior de elevadores

o MECANISMO En la Figura siguiente se muestra un esquema con la forma y movimiento de la carga en molinos AG/SAG indicando las regiones donde se produce la rotura.

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ELEVADORES Se instalan secciones elevadas o elevadores para proporcionar levante a la carga a medida que rota el molino. Sin elevadores, la carga tiende a deslizarse

contra

los

revestimientos proporcionando poco levante y rápido desgaste abrasivo. REVESTIMIENTOS Con el fin de evitar el desgaste de la carcasa del molino, debido al impacto de bolas y roca, se reviste el interior con un material resistente a desgaste, normalmente acero o goma ELEVADORES Y REVESTIMIENTOS Una de las claves para entender cómo trabajan los entender

molinos

AG

y

SAG

es

la aglomeración y movimiento de la carga.

En molinos de bolas la carga está compuesta primordialmente

por

bolas

de

acero relativamente gruesas y partículas de mineral relativamente finas. Debido a la dureza de las bolas de acero estas se desgastan en el molino lentamente y de una manera predecible. En consecuencia, el rendimiento de un molino de bolas es fácil de predecir. o OPERACIÓN DE MOLINOS AG Y SAG Apenas la alimentación ingresa al molino es tomada por la rotación del molino y, ayudada por la acción de los elevadores y levantada hasta el punto del hombro para caer sobre el material en el talón.

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El

consumo

de

energía

comenzara

a

aumentar inmediatamente debido al trabajo ejercido sobre la carga. Al principio, no habrá un flujo de salida del molino mientras se llena el volumen ‘muerto’, que yace por debajo de la última corrida de agujeros de la parrilla. En consecuencia, el volumen de material en el molino y el consumo de energía continuarán aumentando. Una vez que la última corrida de agujeros de la parrilla queda sumergida en pulpa, el flujo inicia su salida del molino.

b) MOLIENDA DE BARRAS Los molinos de barras se utilizan para rangos de P80 entre 2000 um a 500 um y se acostumbra emplear los molinos de barra que descargan por rebalse. Para rangos de molienda más gruesa (P80 > 2000 um se emplean molinos de barras que tienen un sistema de descarga periférica central, lo que significa que descargan por el centro de la carcasa.

c) MOLIENDA DE BOLAS El mecanismo de funcionamiento del molino de bolas es básicamente dejar caer bolas de acero y rocas de mineral sobre el material producto de la rotación del 10

molino. La rotación del molino se logra por la acción de un motor eléctrico de tipo síncrono.

Los molinos de bolas se utilizan para rangos de P80 entre 500 um a 75 um. Dependiendo de las características propias del material a moler y de la granulometría final requerida, existen diversos

diseños

de

molinos y de mecanismos de descarga tales como rebalse o parrillas. Los molinos con parrilla trabajan con alimentaciones más gruesas que los con rebalse y no se utilizan para molienda muy fina. El consumo de energía es 15% mayor en molinos con parilla que con overflow. d) MOLIENDA RODILLOS DE ALTA PRESIÓN HIGH PRESSURE GRINDING ROLLS – HPGR

11

•

Uso más eficiente de la energía eléctrica

•

Menor uso de acero en operación y mantención

•

Producto más fino que el chancado tradicional (cono)

•

Reducción del Índice de Trabajo para Molienda

•

Mayor liberación de especies mineralógicas de interés

•

Menor tiempo de entrega de equipos

•

Menor tiempo de montaje de equipos

de Bolas (WIBOLAS)

5. LIXIVIACIÓN Lixiviación corresponde a un proceso natural o forzado en el cual se consigue la disolución de una especie mineral cuyos constituyentes son de interés. •

Fase acuosa rica en un metal valioso y un residuo insoluble

•

Separados con procesos sólido – líquido.

• Lixiviación

en

pilas,

presión,

bateas

inundadas, agitación, botaderos y

biolixiviación. La hidrometalurgia cubre la extracción y recuperación de metales por disolución de

los

separar

minerales

en soluciones acuosas.Utiliza una variedad de técnicas para

y recuperar metales disueltos a la forma de iones.

Rangos de operación:  Temperatura: 25 a 250 ºC  Presión: vacío a 5000 kPa La hidrometalurgia es muy conveniente para tratar menas oxidadas y menas sulfuradas

pobres

y complejas.

5.1.VENTAJAS DE LA HIDROMETALURGIA: -

Sus procesos tienen un menor impacto ambiental en comparación a otros procesos extractivos.

12

-

Bajos costos de inversión para un tamaño de planta dado, en comparación a otros procesos extractivos.

-

Algunos procesos hidrometalúrgicos permiten un ahorro considerable de combustible, como es el caso de tratar a los minerales directamente en sus yacimientos o los que evitan el proceso de molienda. Estos ahorros de energía representan una fracción apreciable de consumo total de un proceso convencional

-

Existe un gran control sobre las reacciones, debido a las condiciones cinéticas en que se desarrollan los procesos.

-

Las operaciones hidrometalúrgico son muy selectivas, en

lixiviación

por

ejemplo, sólo parte de la mena se disuelve dejando el resto sin reaccionar, permitiendo su eliminación en un proceso. La selectividad de la extracción por solventes es raramente obtenida por otros procesos no hidrometalúrgico. -

Gran flexibilidad para combinar operaciones unitarias con el objeto de lograr un proceso óptimo.

5.2.ETAPAS DEL PROCESO HIDROMETALURGICO a) Preparación de la mena: Puede incluir reducción de

tamaño,

concentración, separación sólido- líquido, y procesos que produzcan cambios en la mineralogía del material. b) Lixiviación: Disolución de los constituyentes de interés de la mena o concentrado mediante contacto con una solución acuosa que contiene reactivos apropiados. c) Purificación de soluciones: precipita impurezas que se han disuelto en la lixiviación, las que interfieren con la etapa de precipitación del metal de interés y/o contaminan el producto final d) Recuperación del metal de interés: Precipita el metal de interés con la pureza requerida para su comercialización.

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5.3.REACTIVOS COMUNES EN HIDROMETALURGIA

5.4.REQUISITOS PARA UN PROCESO HIDROMETALÚRGICO Para que un proceso hidrometalúrgico sea posible se requiere: •

Factibilidad termodinámica

•

Cinética favorable: En la hidrometalurgia el estudio cinético es imprescindible, pues

generalmente

los procesos aplicados son lentos ya que se trabaja a

temperatura ambiente o algo poco superior, y las reacciones son de carácter heterogéneo. •

Tener bajo impacto ambiental

•

Economía favorable respecto a procesos alternativos

5.5.TRATAMIENTO DE SOLUCIONES DE LIXIVIACIÓN El tratamiento de las soluciones de lixiviación incluye procesos para purificación de la solución (eliminación de impurezas) y procesos para recuperar el metal primario desde la solución. Algunas técnicas pueden utilizarse con ambos objetivos (purificación o recuperación).

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5.6.METODOS DE LIXIVIACION Los métodos de lixiviación corresponde a la forme en la que se contactan las soluciones lixiviantes con las menas con contenido metálico de interés. Los métodos más conocidos son: •

Lixiviación In Situ: Este tipo de lixiviación se caracteriza pos bajos costos de inversión y de operación. Para aplicar este tipo de procesos se requiere efectuar estudios geológicos, hidrológicos y metalúrgicos.

•

Lixiviación por percolación o en Bateas: lixiviación primaria de óxidos de alta ley, trabaja con lecho inundado, produce soluciones concentradas y altas recuperaciones. Está en ciclos de 12 a 14 días, tiene mayor costo de inversión que la lixiviación en pilas 15

•

Lixiviación en pilas: Este método se aplica a minerales de cobre oxidados y a minerales mixtos de cobre de baja ley.

Desde la década de los ochenta se ha incorporado un proceso de aglomeración y curado con el objetivo de mejorar las cualidades físicas del lecho poroso y producir la sulfatación del cobre presente en la mena. La aglomeración de partículas finas y gruesas con la adición de agua y ácido concentrado

pasó a

constituir una operación unitaria de gran importancia en la lixiviación en pilas •

Lixiviación por agitación: menas molidas o concentrados se suspenden en la solución de lixiviación por agitación neumática o mecánica El proceso ocurre a presión ambiente y la disolución de los minerales es muy rápida (horas), buena recuperación requiere el uso de varios reactores en serie: cocorriente o contracorriente. El reactor pachuca es muy usado para lixiviar menas de oro

16

|||| •

Lixiviación en botaderos: La lixiviación en Botaderos consiste en lixiviar desmontes o sobrecarga de minas de rajo abierto, los que debido a sus bajas leyes no pueden tratarse por métodos convencionales. Estos materiales se han ido acumulando a través de los años a un ritmo que en algunos casos pueden ser de varios cientos de miles de tonelada al día. La mayoría de los botaderos se construyen en áreas adecuadas cerca de la mina.

•

Lixiviación a presión: Generalmente se usa para menas refractarias de oro y concentrados de sulfuros de cobalto-níquel,

de

zinc y recientemente de

cobre. Operación a presión superior a 1 atm y temperatura de hasta 250 ºC, permite alta presión parcial de reactivos gaseosos. Cada reactor está dividido en 4 o 5 compartimientos para uniformar tiempo

el

de residencio de los solidos

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6. FLOTACION La flotación es un proceso fisicoquímico, cuyo objetivo es la separación de especies minerales, a través del uso de la adhesión selectiva de burbujas de aire a partículas minerales. Los principios básicos, en que se basa el proceso de flotación son:  Mineral hidrofóbico, repele y desplaza agua de la superficie de sus partículas. Esto permite la acción de las burbujas de aire que se unen a la partícula. Las burbujas de aire pueden mantener las partículas en la superficie, si se forma una espuma estable. •

Esta consiste en la separación selectiva de las partículas útiles de la ganga, aprovechando las propiedades hidrofilica de éstas. Una partícula cuya superficie no sea mojable, se denomina hidrofóbica, y por el contrario si el agua se adhiere a su superficie, entonces es hidrofilica.

•

Estas propiedades pueden ser naturales o inducidas a través del uso de reactivos químicos, conocidos como colectores. De esta forma, una partícula hidrofóbica que se encuentra en una mezcla de mineral con agua, será retirada de allí a través de su adhesión a una burbuja de aire, que la llevará hasta la superficie.

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Acción de los Reactivos de Flotación: – Hacen la superficie del mineral repelente al agua (flotado). – Previene o evitan que otros minerales se hagan repelentes al agua. – Forman una espuma razonablemente estable. ¿QUIÉNES EL RESPONSABLE DE LA HIDROFOBIZACIÓN INDUCIDA? Tensión Superficial: La propiedad que controla la adhesión entre partícula burbuja,

•

es

la energía

y

libre superficial.

La fuerza descompensada que origina

γ es proporcional a las fuerzas

intermoleculares que existen en una fase. •

No todos los líquidos tienen la misma tensión superficial. que

tienen

Aquellos

fuerzas intermoleculares mayores, tienen mayores γ.

19

•

La energía libre superficial está vinculada a la hidrofobicidad. Los sólidos hidrofóbicos tienen baja energía libre superficial. Los sólidos hidrofílicos tienen una alta energía libre superficial

•

Se sabe que la flotación está ligada a la “mojabilidad” con el agua.

•

Hay un parámetro que se define como la mojabilidad: el ángulo de contacto que es ángulo entre la tangente a la gota y la superficie plana.

•

Young supuso que se establece un equilibrio de fuerzas en el un líquido,

ángulo

entre

un medio

6.1.MÁQUINAS DE FLOTACIÓN •

Tipos de Celdas de Flotación

En los últimos 50 años el diseño de las celdas de flotación se ha centrado en aumentar la capacidad de estas, debido principalmente a la continua disminución en las leyes de los minerales tratados y

el grado de molienda a que deben ser sometidos.

La mayoría de las máquinas de flotación poseen o están equipadas con: •

Sistema de entrada y salida de pulpa.

•

Sistema de entrada y dispersión de gases.

•

Sistema de descarga y transporte de espuma.

•

reguladores de la velocidad de entrada y descarga de la pulpa.

•

Sistema de velocidad de agitación y nivel de la pulpa.

Las celdas de flotación pueden clasificarse en celdas neumáticas y celdas de subaireación. o Celdas de flotación neumáticas: las celdas del tipo neumática se caracterizan porque la aireación se realiza vía aire comprimido a través de un aparato inyector 20

o soplador. El aire que se introduce en las celdas neumáticas cumple varias funciones: agita, produce espuma y airea la pulpa; por ello el aire debe ser introducido en exceso lo que es una desventaja respecto a otras máquinas

de

flotación. o Celdas de sub-aireación: En

las

celdas

de

sub-aireación

el

aire

es

introducido a la pulpa a través de un dispositivo especial, ubicado en el eje central rotatorio. También es posible una combinación de succión y soplado (supercarga) o soplado del aire bajo el impulsor. El principal elemento en este tipo de máquinas es el impulsor, el que es responsable de la distribución de burbujas de aire a la pulpa.

7. PULPA Y DENSIDAD DE PULPA PULPA: es la mezcla matemática de una porción constituida por solidos de una granulometría casi uniforme y otra constituida por un líquido, generalmente agua La pulpa tiene características propias tales como gravedad específica, peso y volumen, que generalmente son referidos e porcentajes de peso y volumen, que generalmente son referidos en porcentajes de peso o volumen de los constituyentes.

DENSIDAD DE PULPA: Se define como la razón entre el peso o flujo másico de una pulpa, y su peso o flujo volumétrico

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La densidad de pulpa es probablemente el parámetro que se controla más frecuentemente en una planta, por lo sencillo que resulta determinarla al utilizar una Balanza. También en este caso se puede establecer rangos en los que se obtiene los mejores resultados según sea la operación metalúrgica.

8. CONCENTRACIÓN GRAVIMÉTRICA Los métodos de concentración gravimétrica se utilizan para la separación de minerales de diferentes densidades utilizando la fuerza de gravedad y últimamente las tecnologías modernas aprovechan también la fuerza centrífuga para la separación de los minerales Este tipo de separación genera 2 o 3 tipos de productos: -

El concentrado

-

Las colas

-

Producto medio (“middling”)

Para una separación efectiva en este tipo de concentración es fundamental que exista una marcada diferencia de densidad entre el mineral y la ganga. El criterio de concentración es el siguiente

8.1.MÉTODOS DE SEPARACIÓN POR GRAVEDAD En general, los métodos de separación por gravedad se agrupan en tres categorías principales: a) Separación por medios densos, en el cual las partículas se sumergen en un baño que contiene un fluido de densidad intermedia, de tal manera que algunas partículas floten y otras se hundan; 22

b) Separación por corrientes verticales, en la cual se aprovechan las diferencias entre velocidades de sedimentación de las partículas pesadas y livianas, como es el caso del jig c) Separación en corrientes superficiales de agua o “clasificación en lámina delgada”, como es el caso de las mesas concentradoras y los separadores de espiral 7.2. MÉTODOS DE CONCENTRACIÓN: MESAS VIBRATORIAS: Las mesas vibratorias son equipos de concentración que actúan a través de superficies con movimientos acelerados asimétricos, combinados muchas veces con el principio de escurrimiento laminar.• La mesa Wilfley fue lanzada en 1895 y se constituyó en el principal modelo de mesa vibratoria. Después de constatarse su eficiencia su uso se propagó y surgieron nuevos modelos.• La principal modificación de la mesa Wilfley fue el cubrimiento parcial del tablero con riffles paralelos al eje longitudinal, lo que permitió el tratamiento de alimentación gruesa y aumentó su capacidad. La mesa Wilfley dispone de un mecanismo que proporciona un movimiento de vibración lateral diferenciado en sentido transversal del flujo de la pulpa, que causa el desplazamiento de las partículas a lo largo de los riffles.

LOS RIFFLES DE LAS MESAS VIBRATORIAS Los rifles fueron introducidos con la siguiente finalidad: a) Formar cavidades donde ocurre la formación de lecho y estratificación por acción semejante a la encontrada en el jig. b) Ocultar las partículas pesadas para la transmisión de las vibraciones. 23

c) Exponer a las partículas grandes y livianas al flujo transversal de agua de lavado, después de la estratificación. Así, los rifles tienen las siguientes funciones: Retener las partículas pesadas en el fondo, transmitir efectivamente la acción de estratificación del deck a la pulpa; tornar el flujo turbulento para producir la separación de las partículas entre ellos. APLICACIONES DE LA MESA VIBRATORIA -

Limpieza de carbón fino.

-

Tratamiento de óxidos: casiterita, tungsteno, tantálio, zirconio, barita, cromo, minerales industriales y arenas, oro, plomo, zinc, escorias, desechos y residuos de fundiciones.

CONCENTRACIÓN EN CANALETAS: El escurrimiento en canaletas se caracteriza por la existencia de una masa de partículas minerales suspendidas o arrastradas por una corriente de agua a lo largo de una canaleta y sujeta a las fuerzas de gravedad y a la presión de la corriente, produciéndose una estratificación por densidades. En las canaletas los volúmenes de agua usados son muy grandes y por consiguiente el régimen de escurrimiento es turbulento.

TIPOS DE CANALETAS: CANALETAS SIMPLES: Las canaletas simples (sluices) son los aparatos concentradores más primitivos que se conocen. Son utilizados principalmente para el tratamiento de minas aluviales en las cuales el mineral valioso se encuentra libre en granulometría fina y la diferencia de peso específico con el de la ganga es grande. Su aplicación principal es en la concentración de oro, platino y casiterita.

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CANALETAS ESTRANGULADAS• La canaleta estrangulada (pinched sluice) consiste en una canaleta inclinada con un ancho decreciente en la dirección del flujo. En el flujo descendente se establece un gradiente de velocidad y las partículas más finas y más pesadas se concentran en los niveles inferiores por una combinación de caída retardada y consolidación intersticial. Con la disminución del ancho, la espesura del lecho aumenta, mejorando la separación entre minerales pesados y livianos, a través de un cortador. Una única canaleta estrangulada es muy insuficiente, ya que la razón de concentración es baja. En las canaletas estranguladas el rango granulométrico ideal para la alimentación es –10 a +200. Las capacidades dependen de la granulometría del material a ser tratado, variando de 0,5 ton/ para arenas finas hasta 2,0 ton/h para arenas más gruesas. Las variables operacionales de las canaletas estranguladas son : la densidad de la pulpa de alimentación, la posición de los cortadores, la inclinación de la canaleta (en general entre 16º y 20º con la horizontal) y la orientación de la placa.

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9. CONCLUSIONES: Se concluye que la aplicación de métodos correctos en las operaciones de liberación son indispensables; tales como el cribado que comprende el chancado y la molienda: primero se realiza el chancado cuya finalidad es reducir el tamaño del mineral hasta que pueda ser aplicado en la molienda; en caso de la molienda, presentan etapas y equipos bien distinguibles, haciendo que su uso se dependiendo del tipo y cantidad de mineral además de que los fenómenos de impacto, abrasión y cizalle controlan el fracturamiento de la roca, en cuanto a la liberación por procesos químico - físicos: la lixiviación, la flotación y la gravimetría depende de cada zona mineral, se puede distinguir que los minerales de mena presentan a partir de su composición mineralógica distintas respuestas al proceso de liberación.

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10.BIBLIOGRAFÍA: https://es.slideshare.net/DanielAlvarezVega/01-concentraciongravimetrica https://es.scribd.com/doc/63459763/DENSIDAD-DE-PULPA http://www.sonami.cl/images/stories/pdf/Caracterizacion_de_Pulpas.pdf https://bsgrupo.com/

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