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TALLER Nº 4 - PARTE Nº 2 Procesamiento de Minerales

ALUMNO: JUAN CARLOS ANGEL BARAHONA

PROCESAMIENTO DE MINERALES INTRODUCCIÓN La extracción de roca de la corteza terrestre, con un fin determinado, comprende una serie de procesos propios de la minería extractiva. Luego de este proceso, se obtiene material el cual esta formado por una concentración de distintas especies minerales, agua, entre otros. Dentro de las especies minerales, debe existir un porcentaje o ley, mínimo del mineral buscado que justifique los gastos asociados a todas las etapas del proceso, empezando por la exploración y concluyendo con el procesamiento de dicho mineral. El procesamiento, en palabras simples, comprende la totalidad de operaciones que buscan separar de este “trozo” de corteza terrestre, los minerales de importancia económica (o de beneficio para la humanidad). Dentro de los minerales metálicos buscados que son procesados, son el oro, el cobre, la plata, tierras raras (usados en la industria electrónica). Dentro de los minerales no metálicos se procesan el cuarzo, los feldespatos, el zircón, (usados en la construcción y ornamentación). Las operaciones del procesamiento de minerales o tratamiento de materiales mineralógicos, procede en una planta de tratamiento de minerales, en la que se efectúan procesos como:    

la preparación de los minerales. la separación de los componentes. el tratamiento de pulpas. la evacuación de estériles.

Dentro de estos procesos, hay diferentes operaciones de distinto tipo, las que obedecen al tipo de mineral que se trabaje y las características que se deseen obtener como producto final.

A. PLANTA DE TRATAMIENTO DE MINERALES La planta de tratamiento de minerales tiene como objetivo, la obtención de un concentrado de mineral(es) con características específicas. Dichas características son la proporción del mineral (o los minerales), el tamaño de las partículas, las impurezas, el grado de humedad, entre otras. Los minerales o materiales mineralógicos que se obtienen en una planta de tratamiento de minerales, pueden aprovecharse de distintas maneras como:  Se puede aprovechar la totalidad del concentrado, como en el caso de las rocas de ornamentación, las arenas y gravas de la construcción, entre otras.  Se pueden aprovechar los minerales industriales que tenga el concentrado, como los asbestos, el diamante, el yeso, etc.  Se pueden aprovechar los minerales de mena como la galena (PbS, para la obtención de plomo), la calcopirita (CuFeS2, para la obtención de cobre), etc.  Se pueden aprovechar las “tierras raras” usadas en la electrónica. Para preparar el mineral, se debe proceder a una fragmentación del material sólido (trozo de corteza terrestre), para reducir su volumen en elementos de volumen más pequeño, obteniéndose la liberación de elementos de valor económico de estéril, o sólo reducir el tamaño de material para permitir las reacciones termodinámicas, químicas y/o físicas, que dependen de la superficie de contacto de los cuerpos o fragmentos presentes.

Figuras de plantas de procesamiento de mineral:

Planta de procesamiento de oro en Kalgoorlie, W.A., AUSTRALIA

Planta de procesamiento mineral (VISTA INTERNA)

A. PREPARACIÓN MECÁNICA DE LOS MINERALES Las etapas de la preparación mecánica de los minerales comprenden procesos de trituración primaria o inicial, luego trituraciones sucesivas para reducir el tamaño de las partículas según se requiera, para concluir con la etapa de molienda. Esta etapa tiene como objetivo, entregar un material con unas dimensiones determinadas según se requiera. Se diferencian dos fases de esta etapa las cuales son:  TRITURACIÓN O CHANCADO: es un proceso que permite disminuir el tamaño de las partículas mineralizadas, moliéndolas o triturándolas usando maquinaria específica con éste fin. Se utiliza un a serie de chancadores o molinos especiales los cuales son tres, uno primario (tritura las partículas a tamaño inferior a 100mm), uno secundario (tritura las partículas a un tamaño inferior a 25mm), y uno terciario (tritura las partículas a un tamaño menos a 12mm). Luego del proceso de extracción, los trozos de roca mineralizados, son pasados por cada uno de estos molinos. Existen distintos tipos de chancadores: el chancador giratorio el cual consta de dos superficies con la forma de un cono invertido, una fija y una móvil que gira en un eje diferente al de la pieza fija, y al encontrarse ambas superficies, las rocas se encuentran en el movimiento siendo trituradas en el proceso. Otro tipo, es el chancador de mandíbulas, que tal como lo sugiere su nombre, funciona mediante dos superficies que se separan y luego se juntan para triturar, llamadas muelas; una es fija y la otra es móvil - cuando esta última se aleja entonces caen las rocas, y al acercarse son trituradas. (como una mandíbula animal).  MOLIENDA: esta fase tiene como resultado un producto definitivo para la comercialización o para la etapa de separación de componentes valiosos de los no valiosos. La molienda es la última etapa del proceso de preparación mecánica de minerales en esta etapa las partículas se reducen de tamaño por una combinación de impacto y abrasión ya sea en seco o como una suspensión en agua (pulpa). La molienda se realiza en molinos de forma cilíndrica que giran alrededor de su eje horizontal y que contienen una carga de cuerpos sueltos de molienda conocidos como “medios de molienda”, los cuales están libres para moverse a medida que el molino gira produciendo la partición de las partículas de mena. Tiene como objetivo ejercer un control estrecho en el tamaño del producto y, por esta razón frecuentemente se dice que una molienda correcta es la clave de una buena recuperación de los componentes valiosos.

A. PREPARACIÓN MECÁNICA DE LOS MINERALES: IMÁGENES

CHANCADORES GIRATORIO Y DE MANDÍBULAS:

GARGANTA DE ALIMENTACIÓN RODETE LIBRE

GARGANTA DE ALIMENTACIÓN

SUPERFICIE FIJA

SUPERFICIE MÓVIL

GARGANTA DE SALIDA GARGANTA DE SALIDA

MOLINO:

SUPERFICIE MÓVIL

B. SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES Luego de que el material se ha triturado, se ha clasificado de forma óptima, y tiene un tamaño conforma a lo requerido, se procede a la comercialización como en el caso de los áridos de la construcción, o a la siguiente etapa, que corresponde a la separación de los componentes, generalmente los valiosos de los no valiosos. En este caso se tiene porcentaje de material sin valor o estéril, otro porcentaje con valor que sería mineral propiamente, y un porciento de material mixto. Las técnicas que se ocupan en esta etapa, responden a las características físicas, químicas del material e su totalidad. Ésta etapa tiene como objetivo enriquecer las concentraciones de mineral a separar como valioso. Se distinguen método de separación como:  Métodos basados en la gravedad, ocupando la masa, volumen, forma y peso de las partículas para obtener direcciones de desplazamiento en un medio líquido en movimiento y así separar los componentes de la pulpa.  Métodos basados en el electromagnetismo, basados en el comportamiento de las partículas bajo un campo electromagnético. Las fuerzas electrostáticas propias de cada material producen la clasificación del mismo, respondiendo con diferentes direcciones a la fuerza electrostática que se le presenta. Se distinguen, separación electrostática la cual se basa en la respuesta ante un bombardeo iónico o inducción eléctrica y posterior exposición a un campo magnético que separa las partículas. Y separación magnética, que se basa en la susceptibilidad a campos magnéticos de los elementos de valor en contraposición de los estériles. (Existen elementos ferromagnéticos que son muy susceptibles, los diamagnéticos, que no son susceptibles, y los paramagnéticos que son débilmente magnéticos).  Métodos basados en las propiedades de la superficie de contacto (flotación), se basan en las propiedades fisicoquímicas de ciertos elementos comprendidos en una pulpa de mineral, que genera una espuma que contiene minerales valiosos, mientras que los no valiosos están en el fondo de la pulpa. Los minerales metálicos se adhieren a los aceites mientras que los no metales no, en cambio con el agua es al revés, entonces en una mezcla de agua y aceite se crearán burbujas ,entonces las que tienen menos densidad y flotarán estarán sobresaturadas en aceite y con ellas los minerales metálicos o de valor económico. El tamaño de las partículas para que se adhieran a las burbujas debe ser de 0.5mm. Depende este método del pH de la mezcla, de las sustancias espumantes y modificadores.

B. SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES: IMÁGENES

Métodos basados en la gravedad:

MÉTODO JIG MÉTODO DE LA MESA VIBRATORIA

Métodos basados en el electromagnetismo

CORREAS MAGNÉTICAS PLANCHA MAGNÉTICA ESTÁTICA

Métodos basados en las propiedades de la superficie de contacto (flotación)

FLOTACIÓN DE MINERALES

BURBUJA CON CALCOPIRITA ADHERIDA

C. TRATAMIENTO DE LA PULPA Los productos de salida de las distintas etapas de la concentración de minerales, generalmente contienen altos contenidos en agua (>90%). Para que el producto se pueda comercializar, es necesario extraer el agua, o una parte de ella. Dicho procedimiento de secado corresponde al tratamiento de la pulpa. Las etapas que conciernen la extracción parcial o total del agua en la concentración de minerales son generalmente:  Espesado: consiste en aumentar el contenido de sólidos en suspensión por sedimentación, ya que las partículas se van depositando en el fondo de un recipiente, dejando el agua sobre éste la cual se va clarificando. Depende totalmente del tamaño de las partículas, ya que partículas muy finas decantan en menos tiempo. Para optimizar el proceso, se ocupan coagulantes (lignosulfatos, policrilamidas) que aglomeran las partículas de sólidos y caen por gravedad al fono del recipiente. Se deben controlar las condiciones de turbulencia y de dosificación de coagulantes. Los recipientes en donde se lleva a cabo la decantación de minerales, se denomina tanques espesadores, los cuales tienen un fondo cónico donde se concentran los sólidos decantados, en la parte superior se encuentra el agua clarificada que se reutiliza en los procesos de la planta.  Filtrado: consiste en la separación de la fase sólida de la líquida de la pulpa, a través de un medio poroso, el cual retiene a los sólidos y permite la evacuación de la fase líquida. El sólido retenido forma una torta (cake) la que también sirve como agente filtrador. Ya que la torta aumenta su espesor, la fase líquida se vuelve cada vez mas clara, pero su caudal disminuye por la resistencia de los filtros (material poroso y la “torta”), entonces se incluye en este sistema un sistema de bombeo que aplica una presión y un caudal al sistema. La filtración se divide en tres fases, la formación de la torta, el secado, y la extracción.

C. TRATAMIENTO DE LA PULPA: IMÁGENES ESPESADO:

FILTRADO:

D. EVACUACIÓN DE LOS ESTÉRILES Se deben considerar ciertos factores para esta etapa los cuales son:  Factores locales: como la geología, sismicidad, topografía, redes de drenaje, aguas subterráneas, precipitaciones, evaporación, disponibilidad de terrenos, clima, y vientos.

 Características de los lodos de desecho: como la cantidad, granulometría, contenido en arcillas y finos, composición química, método de vertido, densidad de los lodos, lixiabilidad, y contenido en materiales radioactivos.

 Características de los efluentes: como el Ph, cantidad de metales pesados, potencial reductor-oxidante, y capacidad de circulación.

 Límites ambientales y ecológicos: como la calidad del aire, calidad de aguas superficiales y aguas subterráneas.

Evacuación y acumulación de estériles de la minería

B. MÉTODOS DE CONCENTRACIÓN GRAVIMÉTRICA Se utilizan para tratar con materiales como algunos sulfuros metálicos pesados como la galena, hasta el carbón, con partículas de tamaño igual o menor a 5 micrones. Es usado principalmente en menas de oro, estaño y otros minerales de alto peso específico. Es un proceso económico, en comparación al de flotación. Éste método se basa en la respuesta de minerales de distinto peso específico, frente a la acción de fuerzas como gravitacional, centrífuga, entre otras. Se agrupan en tres categorías:  Separación por medios densos, en el cual las partículas son sumergidas en un baño que contiene un fluido de densidad intermedia, de tal manera que algunas partículas floten, y otras se hundan.  Separación por corrientes superficiales de agua, en la cual se aprovechan las diferencias entre las velocidades de sedimentación de las partículas pesadas y livianas.  Separación en corrientes superficiales de agua, en el cual se ocupan mesas concentradoras y separadores en espiral. Existe una relación entre el tamaño de partícula y su resistencia a la gravedad, si la partícula está inmersa en un medio acuoso, ya que las fuerzas hidrostáticas actúan, empujando la partícula hacia la parte superior del fluido. Para vencer esta problemática, hoy en día se utilizan aparatos de movimiento centrífugo que actúan sobre estas partículas con fuerzas varias veces G (9,8 m/s2). Según Taggart, se debe ocupar un criterio de concentración (CC), ya que entrega una idea de la separación entre minerales a través de procesos gravitacionales, sin considerar la forma de las partículas. Según Taggard se tiene: CC = (Dh-Df)/ (Dl-Df) Donde: Dh= densidad del mineral pesado Dl= densidad del mineral liviano Df= densidad del agua.

En la siguiente tabla se muestra la relación entre el criterio de concentración y la facilidad de realizar una separación por gravedad CC >2,5 2,5-1,75 1,75-1,50 1,50-1,20

Significado Separación eficiente hasta 200 mallas (74 micrones) Separación eficiente hasta 100 mallas Separación eficiente hasta 10 mallas, pero difícil Separación posible hasta ¼”, pero es difícil

Debe señalarse, que el criterio de concentración (CC), fue sugerido en base a equipamientos que operan bajo la fuerza de gravedad, por lo tanto, la introducción de la fuerza centrífuga amplía la posibilidad de una separación más eficiente con materiales finos y ultra finos. Este método es sensible a la presencia de limos y finos en la pulpa, ya que dificultan la acción de las fuerzas gravitacionales del método, entonces estas partículas son enviadas a las colas perdiendo producción. Uno de los aspectos más importantes en la operación de los circuitos gravitacionales es el correcto balance de agua dentro de la planta. Casi todas las concentradoras por gravedad tienen una densidad óptima de pulpa en la alimentación, siendo indispensable el control preciso de la densidad de pulpa en la alimentación fresca al proceso. Normalmente en la mayoría de las plantas es necesario recircular el agua, así se provee la capacidad adecuada del espesador y del ciclón resultando conveniente la minimización de la formación de lamas en el agua recirculada. Si la mena contiene una apreciable cantidad de minerales sulfurados, entonces si la molienda primaria es más fina que alrededor de 300 micrones, se deben extraer por una flotación previa a la concentración por gravedad, ya que estas partículas reducen el rendimiento de las mesas concentradoras, espirales, etc. Si la molienda primaria es demasiada gruesa para efectuar una flotación efectiva de los sulfuros, entonces el concentrado por gravedad se remuele antes de extraer los sulfuros. Las colas de la flotación de los sulfuros normalmente se limpian mediante concentración por gravedad. En muchas oportunidades el concentrado final obtenido mediante concentración gravitacional se limpia por separación magnética, lixiviación, o algún otro método, para eliminar la presencia de minerales contaminantes.

A. SEPARACIÓN POR MEDIOS DENSOS La separación en medio denso, se basa en la separación de sólidos por su densidad, usándose un fluido de densidad intermedia, donde el sólido de densidad más baja flota, y el de densidad más alta se hundirá. Dentro de los medios densos se utilizan fluidos de densidad intermedia como líquidos orgánicos (yoduro de metileno, tetrabromometano, tetra cloruro de carbono) soluciones de sales en agua, y suspensiones de sólidos de granulometría fina en agua(arcillas, cuarzo baritina, hierro-silíceo, plomo). La separación en medios densos puede ser en medios densos estáticos, que emplean aparatos de concentración, cuyos recipientes tienen varias formas, donde la separación se realiza en un medio no turbulento, bajo la influencia de solamente las fuerzas de gravedad. También se puede usar la separación en medios densos dinámicos, en los cuales se utilizan separadores que usan las fuerzas centrífugas de 20G (20veces mayores a la gravedad terrestre). En la separación estática, los tamaños de partículas a trabajar son de 5mm hasta 150mm. En la separación dinámica, los tamaños de partículas a trabajar son 0,2-0,5mm de mínimo (65-28 mallas) y de máximo 12-50mm (3/4”-2”). Si los minerales valiosos no están unidos, la diferencia de densidad, y el resultado no será muy óptimo, entonces se deben tener minerales que no estén muy diseminados unos de otros.

Las aplicaciones de los medios densos son:  Producción de concentrado final de carbón u otros minerales industriales.  Pre-concentraciones de diamante, sulfuros u óxidos metálicos.

A. SEPARACIÓN POR MEDIOS DENSOS: IMÁGENES

i.

SEPARACIÓN POR MEDIOS DENSOS ESTÁTICOS:

Separadores de tambor, mostrándose la foto del equipo y el proceso de concentración de metales no ferrosos

ii.

SEPARACIÓN POR MEDIOS DENSOS DINÁMICOS:

Separadores por medio denso que aplican método dinámico de separación: el Dyna Whirloop y el ciclón de medio denso.

B. SEPARACIÓN EN CORRIENTES VERTICALES En este método coexisten corrientes verticales y horizontales, pero predominan y actúan mayoritariamente las corrientes verticales, cuyos efectos les confieren características propias. El equipo usado para la separación en corrientes verticales es el jig. El jig se utiliza para la concentración de material grueso, además, si la selección de tamaños es buena, no es difícil realizar una óptima separación en los minerales con una gama de densidad relativa limitada entre el mineral útil y los estériles. Las industrias del oro el bario, y las menas de hierro operan con jigs de gran tamaño, aprovechando que es posible alcanzar una mejor separación con un rango de tamaño más amplio. El contenido de finos debe ser controlado para conseguir óptimas condiciones de operación. El jig se aplica a menas de granulometría entre 1mm y 5 pulgadas, obteniéndose un rendimiento óptimo en fracciones de granulometría gruesa. El proceso con jig es muy complejo, por sus cambios en condiciones hidrodinámicas, ya que en este método, la separación es causada por el movimiento de pulsación de agua, produciendo una estratificación de agua. Se tienen jigs de parrilla los cuales pueden ser, de pistón (el pulso de agua lo provoca un pistón), de diafragma (pulsaciones provocadas por pared elástica del estanque), o pulsadores (los pulsos son provocados por chorros discontinuos de agua y aire). Los elementos básicos de un jig son:    

Una caja fija, en cuyo interior el medio fluido sufre la impulsión y succión. Un mecanismo de accionamiento. Una criba para mantener el lecho. Un sistema de descarga del flotado y del hundido.

Varios factores ejercen influencia en la estratificación obtenida en un jig, entre estos se pueden señalar el tipo de lecho, distribución de la mena, distribución del agua, frecuencia, amplitud, etc.

Según Gaudin, tres son los efectos principales que contribuyen a la estratificación en los jigs: a) Clasificación por caída retardada, ya que las partículas responden también a las fuerzas gravitacionales y por ende hay algunas que logran decantar más rápido, y otras más lento. b) Aceleración diferencial en el inicio de la caída, las partículas responden con mayor diferencia al impulso de inicio que a la caída final, entonces como el impulso inicial depende de la densidad, las partículas se deben separar en partículas densas y no densas. c) Consolidación intersticial al final de la caída, ya que luego de que los gruesos están compactados, los más finos y más densos pasarán entre los intersticios depositándose entre los gruesos. Este mecanismo coloca los granos finos/livianos arriba y los granos gruesos/pesados abajo. La consolidación intersticial, durante la succión pone las partículas finas/pesadas en el fondo, y las partículas gruesas/livianas sobre ellas, lográndose una estratificación casi perfecta, alternando los ciclos de pulsos de agua. La distribución de flujos y sólidos en el jig tiene una capa superior que es una capa transportadora, fina y fluida, que esparce la alimentación para que todas las partículas alcancen la capa desbastadora, y por la eficaz eliminación de lamas y otros materiales no deseados. La capa rougher o desbastadora, es aquella en donde las partículas livianas son eliminadas hacia la capa superior y las partículas de densidad indeterminada son pasadas a la capa separadora la cual acepta y permite el paso de las partículas pesadas y elimina los medios. Los lechos deben tener una altura variable que depende de cuanto más fina es la alimentación mientras más fina, más espesa la capa del lecho). Un lecho no debe estar formado con partículas relativamente grandes para no inhibir el efecto jijagen. El lecho no debe tener tamaños de partículas menores a la criba ni de tamaño próximo a la dimensión de apertura de la misma. La apertura de la criba debe ser 2 veces el tamaño máximo de partículas de mena que va a concentrar.

Las aplicaciones de los jigs son:  Menas de placer, preparación del carbón.  Menas de estaño y oro entre 10-20mm.  Menas de estaño-manganeso.

B. SEPARACIÓN EN CORRIENTES VERTICALES: IMÁGENES

i.

TIPOS DE JIGS:

JIG DE PROPULSIÓN DE AGUA

ii.

JIG DE PISTÓN

JIG DE DIAFRAGMA

MECANISMOS DE SELECCIÓN DE PARTÍCULAS EN LOS JIGS

ACELERACIÓN DIFERENCIAL

CLASIFICACIÓN RETARDADA

CONSOLIDACIÓN INTERSTICIAL

C. SEPARACIÓN EN MEDIOS SUPERFICIALES DE AGUA El método en medios superficiales de agua, se basa en las diferentes trayectorias que dependen del tiempo al que quedan expuestas a las corrientes longitudinales las partículas en suspensión. La sedimentación depende del tamaño de las partículas, de su peso específico. Las partículas de más peso específico y de mayor tamaño, sedimentan en primer lugar, próximo al punto de alimentación, mientras que las partículas de menos tamaño y más livianas, sedimentan más lejos. Se distingue la separación por escurrimiento laminar y por escurrimiento en canaletas.  En la separación por escurrimiento laminar, se puede observar una metodología, en la que se ocupa una mesa vibratoria que actúan sobre superficies con movimientos acelerados asimétricos, combinados con el escurrimiento laminar. En su superficie, la mesa tiene unos surcos llamados rifles, los cuales “captan” y estratifican los minerales más pesados mientras que los más livianos siguen su movimiento longitudinal. Se produce sedimentación retardada y consolidación intersticial. Aplicaciones:  Limpieza de carbón fino.  Tratamiento de óxidos de estaño, tungsteno, zirconio, cromo, arenas, plomo, zinc.  Tratamiento de menas de oro libre y menas aluviales.  Tratamiento de escorias y residuos. Otro elemento de separación por escurrimiento laminar son los espirales, que corresponde a un canal cilíndrico de estructura helicoidal, la cual ocupa el principio de escurrimiento laminar y la acción centrífuga. Una vez en la espiral, los minerales comienzan inmediatamente a depositarse de acuerdo a sus tamaños, forma y densidades. Partículas de mayor peso específico se depositan casi inmediatamente. Una vez en contacto con la superficie del canal o próximo de ella, estas partículas son aprisionadas por una película de fluido adherente a la superficie. Esta película se mueve con velocidad mucho menor que el resto de la corriente fluida que contiene los minerales livianos y pequeños que no se depositaron. Como resultado, la pulpa se divide en dos partes distintas: la película fluida conteniendo los minerales predominantemente gruesos y pesados y el resto de la corriente, conteniendo los minerales pequeños y livianos y casi toda el agua introducida con la pulpa. La película fluida prácticamente no tendrá su trayectoria influenciada por la acción centrífuga y se moverá lentamente para el interior del canal donde será

removida por las aberturas. Al contrario, el resto de la corriente fluida, libre de la acción de fricción con la superficie del canal, desarrolla una velocidad varias veces mayor, siendo lanzada contra la parte externa del canal, por la acción centrífuga.

Las aplicaciones de las espirales serían las siguientes:  Producción de un concentrado y un relave en una etapa solamente.  Producción de un concentrado final y el relave se trata en otro proceso.  Producción de un concentrado “bulk” de varios minerales pesados (la separación se realiza por otro proceso) y un relave final.  Tratamiento del material “scavenger” de otro proceso.  En un circuito cerrado de molienda, recuperando los minerales pesados y liberados.  En cuanto a las menas y minerales que se pueden tratar mediante concentración en espirales, se pueden mencionar los siguientes:  Menas de hierro.  Minerales de arenas de playa.  Oro y plata.  Cromita, tantalita, scheelita, barita, casiterita.  Minerales de plomo y cinc.  Carbón.

 En la separación por escurrimiento en canaletas, se puede observar como resultado final una estratificación por densidad, la cual es resultado por las fuerzas gravitatorias y la presión de la corriente de agua. Se utilizan canales simples que concentran el mineral más pesado en el relieve que se encuentra en la superficie del fondo de las canaletas. También se utilizan canaletas estranguladas que por su forma de medio embudo, van atrapando el material seleccionándolo entre relave y concentrado. Un aparato usado actualmente es el cono Reichert, el cual trabaja en alta capacidad, el cual concentra el mineral valioso en las paredes de los conos inferiores, separando la pulpa. Algunas aplicaciones de los conos Reichert son:  Concentración de minerales pesados de arenas de playas de bajas leyes.  Concentración de minerales de hierro.  Recuperación de minerales pesados (uranio y zirconio) de los relaves de flotación de menas de cobre.

C. SEPARACIÓN EN MEDIOS SUPERFICIALES DE AGUA: IMÁGENES i.

ESCURRIMIENTO LAMINAR:

MESA VIBRADORA

ESPIRALES S

ii.

ESCURRIMIENTO EN CANALETAS :

CONO REICHERT

C. FLOTACIÓN DE MINERALES La flotación es básicamente la adhesión de una partícula mineral parcialmente hidrofóbica a una burbuja de gas. El proceso de flotación es usado para separar o concentrar minerales y otras especies químicas. Este método es el resultado de muchos procesos físico-químicos complejos, los cuales ocurren en las interfases sólido/líquido, líquido/gas y sólido/gas. La flotación depende de la probabilidad de unión o adhesión de la partícula de interés económico o de valor a la burbuja en la celda de flotación, la cual se determina por la hidrofobicidad de la superficie de la partícula. La propiedad físico-química que permite la separación de las especies mineralógicas es la naturaleza hidrofóbica o aerofílica de ciertos minerales que componen la mena, cuyas características hacen que las superficies presenten afinidad por el aire y/o por el agua. La superficie de los minerales o partículas se tornan hidrofóbicas por la absorción selectiva de surfactantes o reactivos llamados colectores. Las burbujas de aire transportan los sólidos a la superficie donde son recolectados y recuperados como concentrado. La fracción que no se adhiere a las burbujas permanece en la pulpa y constituye la cola o relave. Para que ocurra la flotación, se debe cumplir que las partículas con la burbuja colisionen, para que tenga lugar una película nueva mineral/aire. Las variables que controlan la flotación son: 

    

Granulometría de la mena: se dificulta la recuperación para tamaños extremos, por la dificultad de la burbuja para captar las partículas minerales, el tamaño óptimo debe ser 0.1mm. Tipo y dosificación de reactivos de flotación: implica obtener una estabilidad de la espuma óptima. Porcentaje de sólidos: entre un 30% y 45% de sólidos en la flotación rougther y menor cuando hay flotación cleaner o limpieza. pH: los reactivos de flotación son sensibles a los cambios de pH. Aireación y acondicionamiento de la pulpa: ya que algunos reactivos demoran en proveer de características hidrofóbicas al mineral. Calidad del agua: por la cantidad de iones en solución, ya que el agua utilizada es de reciclaje.

A. REACTIVOS QUÍMICOS USADOS EN LA FLOTACIÓN Los reactivos se dividen según la función específica que desempeñan. Se pueden dividir en:   

Colectores. Espumantes. Modificadores.

COLECTORES Un colector es un reactivo químico orgánico del tipo surfactante, que tiene la propiedad de absorberse selectivamente en la superficie de un mineral, transformándolo en hidrofóbico. Los surfactantes utilizados el la flotación son agregados a las interfases a través de una fase acuosa. Entonces, sólo aquellos reactivos que presentan solubilidad en agua pueden ser empleados en algunos casos se pueden utilizar aceites en forma de emulsión Los más importantes en relación al proceso de flotación, se pueden agrupar en tres clases:  Tio-compuestos: el grupo polar contiene átomos de azufre no ligados al oxígeno (etil xantato de potasio, etil xantato de sodio, hexil xantato de sodio, etc.).  Compuestos ionizables no-tio: son compuestos ionizables (carboxilato de sodio y potasio).  Compuestos no iónicos: alcoholes de pino ROH (metil isobutil carbinol,2etil hexanol, poliglicoles).  Nuevos grupos polares y sus sales, colectores de sulfuros los cuales tienen como ventaja: dosis menor por unidad de metal, en la alimentación reducción del uso de la cal, mayor flotación selectiva en relación a sulfuros de hierro.  Oxi-minerales: mayor selectividad en flotación de aniones con respecto a la sílice, mejoramiento en la flotación diferencial de menas de óxidos complejos.  Espumantes:es un reactivo químico orgánico del tipo surfactante, que se adiciona a la pulpa con el objetivo de estabilizar la espuma, en la cual se encuentra el mineral de interés. El espumante mejora la dosificación de espumante por unidad de metal en la alimentación, aumenta la recuperación de partículas gruesas y de baja liberación, mejora los niveles de espuma que tienden a optimizar los efectos del tamaño de las partículas, aumentan el énfasis sobre la velocidad cinética de la flotación.

MODIFICADORES Éstos reactivos pueden ser de tres tipos:  Modificadores de pH, los cuales son ácidos y bases (HCL, NaOH)  Activadores, los cuales son reactivos químicos orgánicos o inorgánicos que ayudan al colector a absorberse en la superficie del mineral a flotar (sulfato de cobre, acetato de plomo, sulfuro de sodio, sulfuro de hidrógeno).  Depresores, son reactivos químicos orgánicos o inorgánicos que impiden la acción del colector en la superficie del mineral (cianuro de sodio, cal, sulfato de zinc, ferrocianuro, etc.).

MOLÉCULAS:

B. ETAPAS DE LA FLOTACIÓN El proceso de flotación, procede con las siguientes fases, la cuales toman un tiempo estimado, según el resultado que se quiera lograr, el cual depende de los reactivos químicos usados en el proceso. Se tienen las siguientes fases de la flotación: MOLIENDA: ésta se realiza con el objetivo de lograr que el mineral obtenga la granulometría que permita obtener el grado de liberación máximo económicamente viable. La operación de molienda no figura como parte del proceso de flotación, sin embargo, es una etapa que incide directamente en el eficiente desarrollo del proceso, debido a que las especies minerales deben estar completamente liberadas de la ganga. No obstante, la factibilidad técnica y económica de esto último no siempre es conveniente debido a que alcanzar un grado de liberación completo de la especie, implica moler durante más tiempo, lo cual produce sobre molienda que aumenta los costos de operación y se producen partículas muy finas que dificultan la operación de flotación .

ACONDICIONAMIENTO: este se realiza para otorgar el tiempo necesario para que los reactivos establezcan las condiciones más favorables para permitir la adecuada adherencia de los minerales valiosos a las burbujas de aire. Los reactivos empleados en la flotación dependen del tipo de mineral, siendo característicos de cada mena. Por otro lado, existen reactivos cuyos efectos presentan una cinética más lenta en relación a otros, siendo necesario, en ciertos contextos, agregar estos reactivos en la etapa de molienda. Esta situación es válida tanto para reactivos modificadores como reactivos colectores.

AIREACIÓN: Una vez finalizado el tiempo de acondicionamiento de la pulpa, para que adquiera las características deseadas, de manera inmediata, se introduce una corriente ascendente de burbujas de aire, las cuales, se adhieren a las partículas del mineral valioso para formar una espuma estable en la superficie de la mezcla. Las partículas hidrofóbicas se van depositando en el fondo, las cuales corresponden a la ganga..

REMOCIÓN DE ESPUMA: La espuma formada es estable, debido a los reactivos espumantes. La espuma contiene el mineral valioso y debe ser recolectada a intervalos constantes durante todo el tiempo que dure la flotación.

Descripción del Proceso El mineral crudo, proveniente de la mina, entra en una planta de chancado donde se tritura en seco en dos o tres etapas hasta obtener trozos de más o menos 10 mm. Estos trozos en seguida, se entregan a una planta de molienda, donde en dos circuitos húmedos de molienda fina el mineral se reduce de tamaño hasta 50-100 micrones, dependiendo de su diseminación, el mineral tiene que molerse hasta el punto en que queda “liberado”, o sea, en que cada partícula individual representa una sola especie mineralógica.

El mineral preparado de este modo se acondiciona con distintos reactivos: Unos que tienen como objeto preparar las superficies de los minerales para la adsorción de los reactivos (modificadores), otros que aumentan las propiedades hidrofóbicas de los minerales son los colectores, y otros que facilitan la formación de una espuma pareja y estable llamados espumantes. Las pulpas acondicionadas con los reactivos se introducen en las celdas de flotación, donde el producto noble, se separa en el concentrado y la parte estéril se descarga como relave. Posteriormente, los productos de concentración pasan por las etapas de espesamiento, filtración y si es necesario, secado, los relaves se llevan a un depósito donde se desaguan generalmente por decantación. Cuando el mineral consta de varios elementos metálicos útiles, como es el caso de menas complejas de cobre, fierro y molibdeno o de plomo, zinc y cobre, entonces la separación de minerales es algo más complicada, primero durante la flotación inicial, se puede optar por una flotación colectiva o selectiva. Esto significa, que se pueden flotar todas las especies útiles en conjunto (flotación colectiva) para separarlas de la ganga y después entre sí, o se puede flotar un componente tras otro en forma selectiva, a este último método se le llama también flotación diferencial. B. ETAPAS DE LA FLOTACIÓN: IMÁGENES

CONCLUSIÓN: Las operaciones realizadas en una planta de procesamiento de minerales, comprenden relativamente la penúltima etapa de la obtención de especies minerales desde la naturaleza con un fin determinado. Luego de esta, el producto puede ser comercializado, o puede seguir en procesos de manufactura en la mima planta. Comprende procesos desde la separación de los minerales hasta liberar la especie mineral de valor, luego separar dicha especie del resto (ganga y/o estéril), para luego tratar la pulpa con distintos aditivos que otorgan capacidades a los minerales para reaccionar ante los distintos procedimientos, para finalmente extraer dichas burbujas y separar finalmente el mineral de valor, y evacuar los estériles. Los procesos de concentración gravimétrica, comprenden los más económicos en la industria, ya que sólo dependen del aparato usado para la separación, sin necesidad de agregar aditivos químico complejos y caros. Existen distintos tipos que se basan el la obtención de distintas direcciones de desplazamiento, ante un impulso determinado por las fuerzas de gravedad y centrífugas. La flotación de minerales es un proceso que depende en la totalidad de los elementos adicionados (aditivos químicos) en las diferentes fases de la flotación, que entregan características de afinidad con el aire, entonces las partículas se adhieren a las burbujas separando el mineral de la ganga/estéril. Los procesos de tratamiento de minerales tienen un impacto ambiental muy dañino, si no se cumplen las normas de medio ambiente, ya que los estériles contienen muchos minerales pesados, entre otros elementos nocivos para el ambiente y la salud. Se debe realizar un estudio riguroso del impacto de verter dichos productos en un lugar determinado, para evitar contaminación de caudales de agua tanto superficial, como subterránea. Las nuevas tecnologías, implican encontrar las maneras de minimizar dicho impacto, utilizando los “envases” o huecos que dejan los acuíferos secados. Dichos acuíferos se encuentran rodeados de capas impermeables, que ofrecen un sistema cerrado termodinámicamente hablando, ya que no permiten el intercambio de materia ni de energía. Otro de los avances corresponde al uso de líquidos reactivos menos dañinos, más efectivos y más económicos, ya que sólo plantas de envergadura macro pueden acceder a la flotación para separar especies minerales, por los costos asociados a los líquidos aditivos.

BIBLIOGRAFÍA Y RECURSOS WEB Bibliografía  WILLS, B. A. “TECNOLOGÍA DE PROCESAMIENTO DE MINERALES.” Ed. Limusa S.A., México, 1987.  KELLY, E. G. AND SPOTTISWOOD, D. J. “INTRODUCTION TO MINERAL PROCESSING”, John Wiley &Sons, USA, 1982.  A.M. GAUDIN: FLOTATION Mc Graw-Hill. New York, 1957.  GRUPO EDITORIAL MINERO. “MANUAL GENERAL MINERAIA Y METALURGIA, portal minero.

PARA LA

Recursos web              

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