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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Metalurgia

Operaciones de Conminución Laboratorio N°1 Técnicas de Muestreo de Minerales y Análisis Granulométrico

Víctor García

Asignatura: Operaciones de Conminución Profesor: Williams Soto Ayudante: Benjamín Calderón Fecha de experiencia: 05/09/2019 Fecha de entrega 12/09/2019

SANTIAGO – CHILE 2019

Resumen Las técnicas de muestreo son utilizadas para tener un ejemplar representativo de un mineral cuya finalidad es realizar un análisis granulométrico, este estudio revelara la distribución de los tamaños de las partículas que forman la muestra, existen una variedad de técnicas, en este experimento se utilizaron 4, cono y cuarteo, paleo alternado, rifleado y paleo verdadero. El propósito de la experiencia realizada fue estudiar las distintas técnicas de muestreo, interpretar los datos y darle una conclusión según los conocimientos requeridos para esta actividad. La experiencia tuvo como punto de partida 4 muestras de 1 kg de mineral, donde se nos dijo que estas eran de material fino. En cada muestra se usó una técnica distinta (cono y cuarteo, paleo alternado, rifleado y paleo verdadero). Luego de obtener nuestras 4 muestras recolectadas por los distintos métodos, estas masaron 250 g aproximadamente cada una, entonces se pudo empezar a realizar el análisis granulométrico donde se utilizaron una serie de tamices con aberturas cada vez más pequeñas, estos tamices se introducen en un Rotap el cual por un movimiento vertical y otro excéntrico horizontal permite separar la muestra en cada tamiz dependiendo de su tamaño. Entonces se analizaron los resultados de distribución de tamaño por los métodos de Schuhmann y de Rossin-Rammler. Por otro lado, se examinó la distribución de tamaños de partícula de la muestra la cual es representativa y se determinó que hay resultados distintos en la distribuciones, pero cuando se calculo el tamaño 80% en las distintas muestras se observo una similitud en los resultados. Se determino que las muestras de mineral no eran finas como se nos dijo, sino que eran gruesas ya que como característica del mismo tiende a concentrarse el mineral en las primeras mallas del tamiz.

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Contenido 1.Motivación y Objetivos ............................................................................................................. 5 1.1 Motivación .......................................................................................................................... 5 1.2 Objetivos ............................................................................................................................. 5 1.2.1 Objetivo Principal ........................................................................................................ 5 1.2.2 Objetivos Secundarios ............................................................................................... 5 2. Marco Teórico ........................................................................................................................... 6 2.1 Granulometría ..................................................................................................................... 6 2.2 Técnicas de muestreo ....................................................................................................... 6 2.2.1 Roleo ............................................................................................................................ 6 2.2.2 Coneo y cuarteo .......................................................................................................... 6 2.2.3 Paleo fraccionado ....................................................................................................... 7 2.2.4 Rifleado ........................................................................................................................ 7 2.3 Tamizado ............................................................................................................................. 7 2.4 Tamaño característico ....................................................................................................... 8 2.5 Análisis Granulométrico.................................................................................................... 9 2.6 Masa retenida parcial......................................................................................................... 9 2.7 Masa retenida acumulada ............................................................................................... 10 2.8 Pasante acumulado ......................................................................................................... 10 2.9 Distribución de Shuhmann ............................................................................................. 10 2.10 Distribución Rossin-Rammler ...................................................................................... 11 3. Desarrollo experimental ........................................................................................................ 12 3.1 Materiales y Equipos ....................................................................................................... 12 3.1.1 Materiales ................................................................................................................... 12 3.1.2 Equipos ...................................................................................................................... 12 3.2 Procedimiento experimental ........................................................................................... 12 4. Resultados y discusión ......................................................................................................... 13 4.1 Resultados ........................................................................................................................ 13 4.1.1 Análisis Granulométrico........................................................................................... 14

4.1.1.1 Muestra de mineral fino..................................................................................................................... 14 4.1.2 Análisis Distribución Schuhmann ........................................................................... 20

4.1.2.1 Muestra mineral fino .......................................................................................................................... 20 4.1.3 Análisis Distribución Rossin-Rammler................................................................... 24

4.1.3.1 Muestra mineral fino .......................................................................................................................... 24 4.2 Discusión .......................................................................................................................... 28

5. Conclusión .............................................................................................................................. 30 6. Bibliografía ............................................................................................................................... 31

1.Motivación y Objetivos 1.1 Motivación Tanto en minería como en metalurgia, es necesario realizar un estudio sobre el rango de tamaños de las partículas que componen la muestra mineralógica, ya que se persigue tener un producto de un tamaño en el cual las especies mineralógicas valiosas se encuentren liberadas, para ser separadas de la ganga en procesos posteriores. Para esto existen distintos tipos de mecanismos por el cual se pueden distinguir los distintos tamaños del sistema de partículas, e ir identificando cuánto corresponden con respecto al peso total de la muestra. Entre ellos está el tamizado, que a través de una serie de tamices consecutivos y gracias a la ayuda de un Rotap, logran separar los distintos tamaños del sistema de partículas, para luego ser estudiados en el análisis granulométrico. 1.2 Objetivos 1.2.1 Objetivo Principal •

Conocer las diferentes técnicas de muestreo empleadas en la obtención de una muestra representativa.

1.2.2 Objetivos Secundarios •

Evaluar el efecto del método de muestreo sobre los resultados del muestreo

•

Conocer cómo se utiliza una serie de tamices y su caracterización: número de malla, tamaño de abertura y sistema.

•

Aprender a usar distribuciones matemáticas para representar sistemas de partículas, como lo son la Distribución Schuhmann y Rossin-Rammler

2. Marco Teórico 2.1 Granulometría Es la medición del tamaño de los granos de una cierta muestra mineralógica, y el cálculo de la abundancia de cada uno de los tamaños de la muestra, con una escala granulométrica. Esto permite conocer el porcentaje que cada tamaño aporta al peso total. 2.2 Técnicas de muestreo Se utilizan para la obtención de una muestra lo más representativa posible de algún mineral, ayudando a conocer sus características granulométricas. Para esto se utilizan procesos en los cuáles se intenta homogenizar la muestra, para luego someterla a un análisis granulométrico, en este caso con el uso de tamices 2.2.1 Roleo Es un proceso previo a cualquier técnica de muestreo, donde a través de un paño roleador, se homogeniza la muestra, realizando movimientos de punta con punta, en sentido horario o anti horario, 20 veces. 2.2.2 Coneo y cuarteo El material se distribuye por medio de una pala, a una forma de cono, posteriormente a un cono truncado el cual luego será fraccionado en 4 partes iguales, de las cuales serán elegidas 2 que tienen que ser opuestas. El par restante es de rechazo.

Figura 2.1. Procedimiento para realizar muestreo por Coneo y Cuarteo.

2.2.3 Paleo fraccionado El mineral apila, para luego a través de una pala, se van retirando fracciones iguales del material con cada palada, depositándolas en 4 distintos montones, hasta retirar el 100% del mineral apilado inicialmente, quedando 4 montones de mineral iguales en masa.

Figura 2.2. Procedimiento de fraccionamiento de mineral en partes 5 iguales, Paleo fraccionado.

2.2.4 Rifleado El mineral es ingresado en un partidor de Riffles, donde este pasa a través de sus 2 canales adyacentes, distribuyen la muestra equitativamente en 2 bandejas de deposición.

Figura 2.3. Rifleado a través de un Partidor de Riffles o Jones.

2.3 Tamizado Es un método para separar o clasificar los distintos tamaños de partícula de una muestra mineralógica, a través de una serie consecutiva de tamices, los cuáles poseen mallas de distinto tamaño, donde las superiores tienen una mayor abertura y las inferiores una menor abertura, llegando tamaños de abertura de 37 micrones o malla 400. Las normas para usar los tamices y

números que se les da según su tamaño de abertura, va a depender de la norma que se utilice, entre las cuales está la ASTM (USA), Tyler, BS-410 (británico), AFNOR (francés), DIN-4188 (alemán).

Tabla 2.1 Abertura (micrones) y números de malla en normas ASTM, Tyler y British Standard

2.4 Tamaño característico Por norma general, es aceptado que el tamaño característico de una distribución es el tamaño por el cual pasa el 80% del material (tamaño 80%), de la misma manera, el tamaño 50% también es usado si es necesario. Para calcular el tamaño 80% se usa la siguiente interpolación: 𝐿𝑜𝑔(𝑃. 𝐴. 𝑆) − 𝐿𝑜𝑔(80) 𝐿𝑜𝑔(𝐴. 𝑆) − 𝐿𝑜𝑔(𝑥) = 𝐿𝑜𝑔(𝑃. 𝐴. 𝑆) − 𝐿𝑜𝑔(𝑃. 𝐴. 𝐼) 𝐿𝑜𝑔(𝐴. 𝑆) − 𝐿𝑜𝑔(𝐴. 𝐼)

Donde: P.A.S = pasante acumulado superior P.A.I = Pasante acumulado inferior A.S = Abertura superior A.I = Abertura inferior Despejando el valor de x, se obtiene el valor de 𝐹80 .

2.5 Análisis Granulométrico Determinación de la distribución de los tamaños de partícula de una determinada muestra, en las que se tabulan valores de masa retenida y masa pasante con respecto a los números de malla.

Tabla 2.2 Análisis granulométrico con respectivas fórmulas para cada valor de la tabla.

Abertura

Masa mineral Retenido retenida (g) parcial (%) r1 = m1/ mT

Retenido Acumulado (%) R1 = r1

Pasante Acumulado (%) P1 = 100

m2

r2 = m2/ mT

R2 = R1 + r2

P2 = P1 - r1

2360

m3

r3 = m3/mT

R3 = R2 + r3

P3 = P2 - r2

10

1700

m4

r4 = m4/mT

R4 = R3 + r4

P4 = P3 - r3

200

75

mn-1

Malla

(µm)

4

4750

m1

6

3350

8

Rn-1

=

mn- Rn-1 = Rn-2 + rN-1

Pn-1 = Pn-2 – rn-2

1/mT

270

53

mn

rn = mn /mT

Rn = Rn-1 + rn

Pn = Pn-1 - rn-1

𝑛

𝑚𝑇 =∑𝑚𝑛 𝑛=1

2.6 Masa retenida parcial Es la cantidad de masa retenida en cierto número de malla, con respecto al total de la masa de la muestra. Se expresa en porcentaje

2.7 Masa retenida acumulada Es la suma consecutiva de la masa retenida parcial acumulada en cada malla, donde en la última malla se debería tener un 100% 2.8 Pasante acumulado Es la suma consecutiva de la masa que logra pasar a través de la malla, se puede calcular restando 100 menos cada valor de masa retenida acumulada en cada malla. 2.9 Distribución de Shuhmann Distribución matemática usada para representar sistemas de partículas, que relaciona el tamaño de la partícula, con su porcentaje en peso, generalmente el acumulado retenido o pasante. 𝑥 𝐹(𝑥) = ( )𝑚 𝑘 k = tamaño máximo de partícula de la distribución m = constante de distribución F(x) = porcentaje acumulado pasante de tamaño x x = tamaño apertura del tamiz Al aplicar Logaritmo a ambos lados de la ecuación, se obtiene: 𝐿𝑜𝑔(𝐹(𝑥)) = 𝑚𝐿𝑜𝑔(𝑥) − 𝑚𝐿𝑜𝑔(𝑘) De la cual, el parámetro “m” es la pendiente de la ecuación que se obtiene al graficar 𝐿𝑜𝑔(𝐹(𝑥)) vs 𝑚𝐿𝑜𝑔(𝑥) , por lo que al igualar con la ecuación: 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑏 Se obtiene que: 𝑚𝐿𝑜𝑔(𝑘) = 𝑏 Por lo que, despejando: 𝑏

𝑘 = 10𝑚

2.10 Distribución Rossin-Rammler Distribución matemática con ventajas sobre la Schuhmann, pero un poco más compleja. Otorga una expansión en la escala de tamaños