9. Tratamiento de Minerales

Facultad de Ingeniería y Arquitectura

ALUMNOS:  Becerra Vásquez, Lorena  Cueva Quispe, Diana  Díaz Cubas, Juan  Estela Asto Asto,, Alexandra Julcamoro Alcántara, Alcántara, Víctor  Julcamoro  Marín Cabrera, Edwin Edwin  Rojas Atalaya, Kevin Julcamoro,, Maritza  Villanueva Julcamoro

TEMA:


INTRODUCCION Se conoce que los minerales en la naturaleza se encuentran en forma compuestos químicos en diversas formas y que para ser obtenidos será necesario, en algunos casos, aplicar técnicas de concentra rac ción para dichos minerales. Es importante saber reconocer la forma en cómo se encuentran en la naturaleza y sus propiedades, y sobre la base de dicha información conocer la tecnología de tratamiento adecuado.


INTRODUCCION Se conoce que los minerales en la naturaleza se encuentran en forma compuestos químicos en diversas formas y que para ser obtenidos será necesario, en algunos casos, aplicar técnicas de concentra rac ción para dichos minerales. Es importante saber reconocer la forma en cómo se encuentran en la naturaleza y sus propiedades, y sobre la base de dicha información conocer la tecnología de tratamiento adecuado.


OBJETIVOS Identificar los conceptos fundamentales del Tratamiento de minerales y la meta metalu lurrgia gia extr xtracti activva de los los meta metale less más más comu comune nes. s. Iden Identi tifi fica carr las las té técn cnic icas as usua usuale less del del Tratam atamie ient nto o de mine minerrales ales.. Conocer todos los pasos y etapas del procesamiento de minerales que hay en las opera operacio ciones nes miner mineras. as. Cono onocer los métodos de reducción de partículas que exis xisten en el campo mpo de la minería. Darnos a conocer la importancia de un balance metalúrgico para el buen func funcio iona nami mien ento to de una una plan plantta de tra tratami tamien entto de mine minerrales ales..


RESUMEN El presente capitulo comprende los aspectos fundamentales de las técnicas de tratamiento de los minerales, es decir que las operaciones se deberán aplicar a los minerales de acuerdo a sus propiedades y a las características individuales de cada especie. Constituye un aspecto muy importante conocer las características propias de los minerales a inclusive, será importante conocer la ganga acompañante. Se incluye también en esta unidad las razones fundamentales por las que será necesaria la instalación de la planta concentradora para que sirva de nexo entre los minerales en la unidad minera y las fundiciones. Se justifica la concentración previa a la concentración propiamente dicha a pesar que pueda constituir un gasto adicional en el procesamiento integral de la obtención del metal útil.


TRATAMIENTOS DE MINERALES De acuerdo con los estimados actuales, la implementación de una concentradora representa entre el 35% y el 40% del costo total de una unidad minera cuprífera, lo que incluye desde la chancadora primaria hasta las celdas de flotación, los equipos de acopio de concentrado y el depósito de relaves.


Las plantas concentradoras tienen fundamentalmente tres funciones: preparar el mineral para su concentración. separarlo de la ganga. disponer de los productos del proceso, como los concentrados y relaves. • • •

La etapa de preparación consiste en reducir el tamaño de las rocas en varias fases hasta llegar a una dimensión donde las partículas puedan ser físicamente separadas en mena y ganga mediante la flotación.


Facultad de Ingeniería


MATERIALES DE YACIMIENTOS METALICOS Los yacimientos de minerales representan, en general, concentraciones extremas de metales que primitivamente estaban dispersos. Los metales de interés están generalmente unidos químicamente a otros formando las menas minerales, estas a su vez aparecen entremezcladas con minerales no metálicos(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.


METAL MENA MINERAL COMPOSICION % DE ORO Nombre del mineral

Composición Química

%

Oro nativo

Au

100

Calaverita

Te2,Au

39

Silvanita

Te2(Au,Ag)

Imagen


METAL MENA MINERAL COMPOSICION % DE plata Nombre del mineral


%

Plata nativa

Ag

100

Argentita

Ag2S

87

Querargirita

AgCi

75

Imagen


METAL MENA MINERAL COMPOSICION % DE HIERRO Nombre del mineral


%

Magnetita

Fe3,O4

72

Limonita

Fe2,O3,H2O

60

Siderita

Fe,Co3

48

Imagen


METAL MENA MINERAL COMPOSICION % DE COBRE Nombre del mineral


%

Cobre nativo

Cu

100

Bornita

Cu5,FeS4

63

Brocantita

CuSo4,3Cu(OH2)

62

Calcocita

Cu25

80

Imagen


PROPIEDADES DE LOS MINERALES Y SU TIPO DE CONCENTRACION CARACTERISTICAS UTILIZADAS PARA CONCENTRAR MINERALES CARACTERISTICAS SELECTIVAS DEL MINERAL TIPO DE FUERZA SEPARADORA METODO DE CONCENTRACION

Facultad de Ingeniería y Arquitectura •

Color, lustre.

•

Reactividad superficial

•

Tensión superficial

•

Separación de partículas valiosas desde una Mescla solidoliquido(pulpa) mediante la

•

Flotación de espumas.

•

Reactividad química

•

Solubilidad mediante

•

Reactivos químicos apropiados

•

•

Hidrometalurgia, disolución de los elementos Deseados para luego ser recuperados por Procesos químicos, electrolíticos o por Intercambio iónico Separación magnética de las partículas deseadas


¿POR QUE SE CONCENTRAN LOS MINERALES?

Existe una razón económica y la motivación de los industriales mineros desde tiempos inmemoriales de preparar y concentrar sus minerales antes de someterlos a fundición u otros procesos de transformación, esto equivale decir que el procesamiento directo de un mineral, por ejemplo un mineral de 1,2% de Cu tiene un valor negativo, puesto que el valor del Cu contenido no compensa los costos de fundición, de flete y otros gastos adicionales.


MINERA La minería es la extracción selectiva de los minerales y otros materiales de la corteza terrestre de los cuales se puede obtener un beneficio económico, así como la actividad económica primaria relacionada con ella. Dependiendo del tipo de material a extraer la minería se divide en metálica, no metálica y piedras ornamentales y de construcción. Existen más de 7000 minas en producción y se construyen más cada año. La minería ha tenido un significativo impacto en el desarrollo de muchos países (incluso algunos que hoy en día no tienen industria minera).


Búsqueda/exploración de yacimiento La exploración de los yacimientos minerales, como veremos en el tema siguiente, es una actividad de alto riesgo económico, ya que supone unas un as in inve vers rsio ione nes s a la larg rgo o pl plaz azo o qu que e mu much chas as ve vece ces s se su sust sten enta tan n en precios del producto minero sujetos a altas oscilaciones. A su vez, la exploración supone también un elevado riesgo económico, derivado éste del hecho de que supone unos gastos que solamente se recuperan en caso ca so de qu que e la ex expl plor orac ació ión n te teng nga a éx éxiito y su supo pong nga a un una a ex expl plot otac ació ión n minera fructífera.


Pre exploración Se establece la primera etapa denominada Pre exploraci ación, la cual ual tiene por objetivo delimitar el área que se cree tiene posibilidades que exista un tipo tipo det determi ermina nado do de yacim acimie ient nto o mine minerral. al.


Evaluación una vez que hemos detectado una mineralización de interés minero, es decir, en la que observamos caracteres que permiten suponer que pueda llegar a ser explotada, pasamos a llevar a cabo su eval ev alua uaci ción ón o va valo lora raci ción ón ec econ onóm ómic ica. a. A pe pesa sarr de lo qu que e pu pued eda a pare pa rece cerr, lo los s da dato tos s de és ésta ta no so son n aú aún n co conc nclu luye yent ntes es,, y de debe be ir seguida, en caso de que la valoración económica sea positiva, de un estudio de viabilidad, que contemple todos los factores geol ge ológ ógic icos os,, mi mine nero ros, s, so soci cial ales es,, am ambi bien enta tale les, s, et etc. c.,, qu que e pu pued eden en permitir (o no) que una explotación se lleve a cabo.


Explotación minera y transporte del mineral

La explotación de un yacimiento minero supone la existencia de una concentración de un mineral, elemento o roca con suficiente valor económico como para sustentar esta explotación minera con un beneficio industrial para la empresa. Para que esto se produzca, se ha de cumplir la ecuación:

Valor Producción = Costes + Beneficios


Explotación minera y transporte del mineral

El transporte es la operación por la que se traslada el mineral arrancado hasta el exterior de la mina. El transporte dentro de una mina puede ser continuo, discontinuo o una mezcla de ambos. El transporte continuo utiliza medios de transporte que están continuamente en funcionamiento. Dentro de este tipo de transporte se utilizan cintas transportadoras, transportadores blindados y el transporte por gravedad, en pozos y chimeneas.


Transporte de concentrado de mineral en tolvas encapsuladas


Movimiento de Tierras Movimiento de tierra, carguío y acarreo de materiales (volquetes y maquinaria amarilla)



Preparación y concentración del mineral El material que se obtiene de la explotación de una mina está generalmente compuesto de una mezcla de minerales de diferentes especies, algunos de los cuales constituyen el objeto de la explotación, y de material pétreo y sin valor inmediato, constituido por los minerales estériles que se encuentran dentro de un yacimiento mismo (cuarzo, calcita, arcilla, feldespato, dolomita, etc) y roca proveniente de las cajas o paredes que limitan el yacimiento y que por efecto de los disparos se desprenden y es imposible evitar que se junten al mineral.


1.- PREPARACIÓN DEL MINERAL.- Consiste en operaciones de reducción de tamaño y separación de partículas (trituración tamizado y rangos gruesos y molienda clasificación en rangos finos), para liberar los minerales valiosos de los estériles y preparar en un rango de tamaños adecuados (malla 200). –

–


CONCENTRACIÓN.- Es la separación de los minerales valiosos de los estériles, para obtener un alto contenido de la parte valiosa que puede ser comercializado en el procesamiento de las fundiciones. La concentración puede realizarse por cualquiera de los siguientes métodos:


Flotación.- Su aplicación se basa en la diferencia entre las propiedades superficiales de las partículas. Es el método mas importante de concentración y tiene aplicación en la obtención de concentrados de sulfuros fundamentalmente, de carbonatos, silicatos, óxidos, fosfatos y carbones.


Reactivos espumantes. Tienen como objetivo producir burbujas resistentes.


•

Reactivos colectores. Tienen la misión de impregnar las partículas de sulfuros del metal para que se separen del agua (efecto hidrófobo) y se peguen en las burbujas.


•

Reactivos depresantes. Destinados a provocar el efecto inverso al de los reactivos colectores (efecto hidrófilico) para evitar la recolección de otros minerales ganga como la pirita.


Otros aditivos. Como la cal sirven para estabilizar la acidez de la mezcla en un valor de PH determinado, proporcionando el ambiente adecuado para que ocurra todo el proceso de flotación.


AMALGAMACIÓN •

Es un proceso metalúrgico que utiliza mercurio para disolver plata u oro formando una amalgama. Este sistema ha sido sustituido en gran medida por el proceso con cianuro, en el que se disuelve oro o plata en disoluciones de cianuro de sodio o potasio


Amalgama.Son los compuestos que el MERCURIO produce con los otros metales. Las amalgamas pueden ser: líquidas, cuando predomina el mercurio sólidas, cuando éste se halla en ellas en menor cantidad que el metal al cual está unido


Magnético: •

Proceso utilizado para concentrar minerales que poseen diferencias en su susceptibilidad magnética, es decir, que responden en forma diferente ante la aplicación de un campo magnético. De acuerdo con su susceptibilidad magnética los minerales pueden ser Clasificados como:


Paramagnéticos: Son materiales que experimentan magnetización ante la aplicación de un campo magnético, algunos de ellos son: Ilmenita (FeTiO3), Hematita (Fe2O3), Pirrotita (Fe11S12). Ferromagnéticos: Son materiales que experimentan alto paramagnetismo ante la aplicación de un campo magnético, algunos de ellos son el Fe y la magnetita (Fe3O4). Diamagnéticos: son materiales que repelen el campo magnético, algunos de ellos son el cuarzo (SiO2), Feldespatos (K2O.Al2O3.6SiO2) y dolomitas (Mg,Ca(CO3)).


Gravimetría.- Consiste en la separación sólido – sólido utilizando la diferencia entre las gravedades específicas de los minerales. Se utiliza especialmente en la concentración de minerales de oro, estaño, tungsteno, plata, plomo y otros.


Magnetismo.- Método de concentración que utiliza la diferencia entre las susceptibilidades magnéticas de los minerales.


Electrostática. Se aplica a casos específicos de minerales que pueden ser separados debido a sus propiedades conductoras de electricidad.


Escogido ò pallaqueo.- Es el método más antiguo de concentración y consiste como su nombre lo indica en el escogido a mano ò mediante la ayuda de aparatos, de un mineral valioso aprovechando su diferenciación en color, brillo, fluorescencia, etc de los minerales estériles.


3.- DESAGUADO.- Constituye un conjunto de operaciones de separación sólido líquido (sedimentación ò espesamiento, filtración y secado) que se realizan con la finalidad de eliminar el agua de las pulpas de concentración y relaves originados durante la concentración. –


4.- OPERACIONES COADYUVANTES.Se denomina así a las operaciones de almacenamiento de minerales ò relaves en tolvas ò canchas, al transporte de sólidos en fajas, pulpas impulsadas por bombas a través de tuberías. Constituyen etapas intermedias, reguladores ò de alimentación.


TRITURACIÓN Y MOLIENDA


trituración La trituración es la primera etapa mecánica en el proceso de conminución en la cual el principal objetivo es la liberación de los minerales valiosos de la ganga. Generalmente la trituración es una operación en seco y normalmente se realiza en dos o tres etapas. Los trozos de mena extraídos de la mina pueden ser tan grandes como 1.5 m y estos son reducidos en la etapa de trituración primaria hasta un diámetro de entre 10-20 cm en máquinas trituradoras de trabajo pesado. La trituración secundaria incluye todas las operaciones para aprovechar el producto de la trituración primaria desde el almacenamiento de la mena hasta la disposición del producto final de la trituradora el cual usualmente tiene un diámetro entre 0.5-2 cm.



MOLIENDA El material que viene del chancado, pasa al proceso de molienda, donde diferentes molinos reducen aún mucho más su tamaño, la que permite finalmente la liberación de la mayor parte de los minerales metálicos en forma de partículas individuales.


MOLIENDA CONVENCIONAL La molienda convencional se realiza en dos etapas, utilizando molino de barras y molino de bolas, aunque algunas plantas modernas solamente utilizan molino de bolas. En ambos molinos, el mineral se mezcla con agua para lograr una molienda homogénea y eficiente, la pulpa que se obtiene en la molienda se lleva a la etapa siguiente que es la flotación.


Metalurgia. •

La metalurgia es la ciencia y técnica de la obtención y tratamiento de los metales desde minerales metálicos, hasta los no metálicos. También estudia la producción de aleaciones, el control de calidad de los procesos vinculados así como su control contra la corrosión


Tipos de metalurgia •

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Metalurgia adaptativ.-, en esta disciplina el ingeniero metalúrgico realiza pruebas físicas sobre especímenes, que le permiten determinar el desempeño o falla del elemento o bien en análisis. La caracterización micro estructural de los metales o sus aleaciones, le permitirán definir los posibles usos y aplicaciones. Metalurgia Extractiva.- Es la tecnología de la extracción de metales a partir de sus menas y la refinación de los mismos para su posterior tratamiento

Metalurgia física.- Esta ciencia estudia las propiedades, estructura, comportamiento y composición de los metales así como su transformación para hacer productos útiles.


Métodos Hidrometalúrgicos


LIXIVIACIÓN •

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La lixiviación es un método de separación que se basa en la solubilidad de los metales en algunas soluciones, por ejemplo el oro en soluciones alcalinas diluidas de cianuro de sodio o potasio. La lixiviación, o extracción sólido-líquido, es un proceso en el que un disolvente líquido pasa a través de un sólido pulverizado para que se produzca la disolución de uno o más de los componentes solubles del sólido. Dentro de esta tiene una gran importancia en el ámbito de la metalurgia ya que se utiliza mayormente en la extracción de algunos minerales como oro y plata. También se utiliza en Tecnología Farmacéutica.


La obtención del oro

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Proceso de Lixiviación en Pilas El mineral descargado en las pilas de lixiviación es lavado con solución cianurada para recuperar el oro y la plata. La solución rica (cargada con oro y plata) es llevada hacia las pozas de operaciones a través de tuberías colectoras. La solución cianurada se riega en el PAD a través de un sistema de riego por goteo. Se utiliza, en promedio, 50 g de cianuro por cada 1,000 litros de agua. Se tiene que lixiviar 1.8 toneladas de mineral para obtener 1 gramo de oro.


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Tratamiento de aguas acidas. En el tratamiento de aguas ácidas se utilizan reactivos que permiten neutralizarlas y tratarlas adecuadamente. Con la ayuda de sustancias floculantes y coagulantes, se separan los metales y demás partículas que afectan la calidad del agua y así el líquido es devuelto al medio ambiente en las condiciones adecuadas, según lo exige la ley


Cianuración •

La cianuración es un proceso que se aplica al tratamiento de las menas de oro desde hace muchos años, se basa en que el oro nativo, plata o distintas aleaciones, entre estos, son solubles en soluciones cianuradas alcalinas diluidas.


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Cianuración por agitación

La mena molida a tamaños menores a las 150 mallas (aproximadamente tamaños menores a los 105 micrones), es agitada con solución cianurada por tiempos que van desde las 6 hasta las 72 horas, la concentración de la solución cianurada está en el rango de 200 a 800 ppm( partes por millón equivales a gr de cianuro por metro cubico de solución). El PH debe ser alto, entre 10 y 11, para evitar la pérdida de cianuro por hidrolisis (generación de gas cianhídrico, CNH, altamente venenoso) y para neutralizar los componentes ácidos de la mena.


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Cianuración en pilas Es un método de lixiviación que se realiza por percolación del mineral que ha sido acopiado sobre una superficie preparada para colectar las soluciones, este método es bastante antiguo y se utiliza para lixiviar minerales de cobre y uranio. Si bien este método fue concebido para explotar grandes depósitos de oro de baja ley se lo usa también para depósitos de pequeño volumen y de alta ley, debido a sus bajos costos de capital y operación, su flexibilidad operativa permite abarcar tratamientos que puede durar semanas, meses y hasta años dependiendo del tamaño del mineral con que se esta trabajando.


LEY DE MINERAL Es una medida de la cantidad dela cantidad de metal por unidad de volumen o peso del mineral y se expresa en gr/ 3  , gr/Tn, o como porcentaje (%) El valor de la ley es un parámetro de la calidad de un yacimiento porque nos permite determinar qué tan rico es el mineral que tiene el yacimiento


Comercialización La comercialización de minerales comprende una visión general sobre los mercados de producción y consumo, de los minerales y metales en el mundo. Los productos metálicos básicos de mayor demanda y volumen de producción son: cobre, plomo, zinc, aluminio, níquel y estaño. También tienen significación por su valor de mercado, los minerales y metales clasificados en el rubro de preciosos como es el caso del oro, la plata y el platino. La comercialización de minerales, permite definir la oferta y demanda de los productos mineros en un horizonte de tiempo, en función del cálculo del tipo y cantidades de productos minerales que producirán y consumirán en el futuro los diferentes actores de la industria.


La comercialización incluye genéricamente diversos elementos y depende de: a. El aprovisionamiento producto.

del

b. La producción disponible. c. La venta directa.

o

negociación

d. La logística, entrega oportuna y adecuada.


Metalurgia extractiva y/o de transformación química La Mineralurgia y Metalurgia Extractiva son conocimientos importantes de toda actividad minerometalúrgica, y por lo tanto, determina el éxito económico del negocio minero. Tecsup ofrece un Programa de Especialización en dichos conocimientos con la más alta calidad, a fin de actualizar los avances y las tecnologías emergentes del procesamiento de minerales y de la extracción de metales. De esta manera, se tendrá la ocasión de conocer y discutir sobre nuevas aplicaciones tecnológicas en equipos, operaciones y procesos metalúrgicos, aportando a los participantes nuevas ideas y conceptos innovadores.


LOS MINERALES EN LA NATURALEZA. La materia prima de los procesos de concentración de minerales son los productos de explotación minera, por ejemplo minerales metálicos y no metálicos provenientes de yacimientos mineros, extraídos y transportados a las plantas concentradoras mediante técnicas racionales y especiales. En cuanto a las características mismas de los minerales, estos tienen estrecha influencia sobre las características de concentración de los minerales y requieren por lo general una investigación más adecuada para poder diseñar y controlar los procesos correspondientes que proporcionan alimentación a las plantas concentradoras de minerales,


¡IMPORTANTE! En cuanto al producto de las plantas concentradoras, se trata de unproducto en general intermedio, que contiene los mismo elementos útiles que el mineral aumentante, aunque en ciertos casos, se logra separar dichos elementos útiles en diversos concentrados selectivos por diferenciación, comúnmente el concentrado sirve de alimentación a procesos sub-siguientes de metalurgia extractiva, siendo sometido a métodos químicos o piro metalúrgicos, a menudo en lugares distantes de la planta concentradora, dentro o fuera del país de origen.


TECNICAS DE CONCENTRACION DE MINERALES

Separación electro-magnética y electrostática Gravimetría flotación Separación eléctrica Separación manual. El transporte de los concentrados de la planta concentradora hasta la fundición, se efectúa frecuentemente en sacos de yute(o polipropileno) de unos 50 kilos de capacidad, pudiendo también usarse en ciertos casos los así llamados ( minicontainers) de unos 100 kilos de capacidad, cilindros metálicos o de cartón, por ejemplo sin contenedores, a bordo de volquetes, carros, buques, etc.



TAMAÑO DE LAS PARTICULAS Un sistema de partículas con un amplio rango de tamaños solo se puede describir mediante el uso de funciones estadísticas. De estas distribuciones es posible derivar una estimación del tamaño, superficie y volumen prometido del sistema. La forma común de determinar las propiedades granulométricas de un sistema participado, es someterlo a la acción de una serie de tamices en forma sucesiva, cada tamiz utilizado tiene una malla con coberturas menores que el anterior, de esta manera el sistema de partículas queda atrapado en los interiores, correspondiendo a un tamiz anterior y mayor que la malla del tamiz en cuestión.


¡IMPORTANTE! El tamizaje se puede efectuar en seco o en húmedo, generalmente se acepta el procedimiento de tamizar en seco hasta la malla 200 o en húmedo entre 200 y 400, el tamizaje en húmedo se efectúa haciendo pasar un flujo de agua por los tamices desde el mayor al menor, recogiendo la suspensión que sale bajo el ultimo tamiz en un balde, esta operación se puede realizar en forma manual o mecánica.


Conclusiones El procesamiento de minerales requiere del conocimiento previo de las características de cada mineral, para poder realizar un determinado proceso de concentración. Tener cuidado al realizar las mediciones ya que de estas características depende el tipo de proceso que se le aplicará a cada mineral para su recuperación.


Bibliografía Artur Taggart: Elementos de preparación de minerales. Brow: Ingeniería Química. Ms. Sc. Juan Chia Aquije: Operaciones Unitarias en Procesamiento de Minerales. Errol G. Kelly, David J. Spotliswood: Introducción al Procesamiento de Minerales. Revistas de Minería.

9. Tratamiento de Minerales

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