Curso Básico Sobre Procesamiento de Minerales de Fierro Por M.M. Morales 20 Noviembre 2010 Introducción Este curso está diseñado, para darle los l os conocimientos básicos a una persona que no tiene conocimientos sobre procesamiento de minerales de Fe, para generar pre concentrados y concentrados de Fe, comerciables. El curso sigue el método de “ programmed learning “, que por más de 40 40 años ha sido utilizado, con éxito, por el ejército norteamericano, para enseñar a oficiales y sub oficiales por correspondencia. correspondencia. Leer cada capitulo despacio, una vez. Y volver a leer inmediatamente, procediendo a contestar cada pregunta buscando la respuesta en el texto. Usar lápiz, para responder cada pregunta, de modo de poder borrar si es necesario. Las respuestas a cada pregunta se encuentran en un anexo, que se entregará después de la sesión de repaso con el autor del curso.
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Curso Básico Sobre Procesamiento de Minerales de Fierro Unidad 1. 1.0 Minerales de Fierro. los mine minera rale less son son comp compue uest stos os quím químic icos os,, de dos dos o más más Normalmente, los minerales les puede pueden n ser, ser, metálicos si contie contienen nen un elemen elemento to elementos. Y los minera metálico ( cobre , o Cu, zinc o Zn, plomo o Pb, fierro o Fe, etc. ) Y no metálicos, si no contienen un elemento metálico entre estos se encuentran : sílice ( Si ), calcio ( Ca ), fósforo ( P ), potasio ( K ), etc. Y en el caso, de los minerales de fierro ( Fe ), éste es el elemento metálico, principal. Los diferentes minerales que contienen fierro, también son llamados especies de
fierro.
El fierro es el elemento metálico, más abundante en la superficie de la tierra. Para los procesadores de minerales de Fe, aquellos minerales, que NO aportan fierro y/o aportan impurezas a sus productos finales, se les llama GANGA. Y la ganga puede consistir de sílice ( Si ), calcio ( Ca ), potasio ( K ), etc.
1.1 Especies principales de fierro. 1.1.1 Magnetita. La magnetita ( Fe304 ) es la principal especie de fierro, y es un óxido de fierro , que es susceptible a campos magnéticos de baja intensidad ( generados por imanes permanentes hechos de ferrita de bario, normalmente inferiores a 1.000 Gauss ). La magnetita tiene un contenido de 72,2 % de Fe metálico. Nota: Algunos libros detallan el contenido metálico, como 72,0 % Fe y otros como 72,4 % Fe. No hay hay otra especie especie de de fierro, que tenga mayor contenido de Fe metálico, que la magnetita. Y no hay una especie de fierro, que es más susceptible que la magnetita , a campos magnéticos de baja intensidad. (inferiores a 1.000 Gauss ).
Gaus Ga usss es la ca cant ntid idad ad de línea líneass magn magnét ética icass por por ce cent ntím ímet etro ro cuad cuadra rado do, generadas por un imán. Y esta cifra disminuye, significativamente, a medida que el objeto se aleja de la superficie del imán. Y este término es utilizado para expresar la intensidad del campo magnético de un imán.
Cristal de Magnetita Pura 2
Curso Básico Sobre Procesamiento de Minerales de Fierro Unidad 1. 1.0 Minerales de Fierro. los mine minera rale less son son comp compue uest stos os quím químic icos os,, de dos dos o más más Normalmente, los minerales les puede pueden n ser, ser, metálicos si contie contienen nen un elemen elemento to elementos. Y los minera metálico ( cobre , o Cu, zinc o Zn, plomo o Pb, fierro o Fe, etc. ) Y no metálicos, si no contienen un elemento metálico entre estos se encuentran : sílice ( Si ), calcio ( Ca ), fósforo ( P ), potasio ( K ), etc. Y en el caso, de los minerales de fierro ( Fe ), éste es el elemento metálico, principal. Los diferentes minerales que contienen fierro, también son llamados especies de
fierro.
El fierro es el elemento metálico, más abundante en la superficie de la tierra. Para los procesadores de minerales de Fe, aquellos minerales, que NO aportan fierro y/o aportan impurezas a sus productos finales, se les llama GANGA. Y la ganga puede consistir de sílice ( Si ), calcio ( Ca ), potasio ( K ), etc.
1.1 Especies principales de fierro. 1.1.1 Magnetita. La magnetita ( Fe304 ) es la principal especie de fierro, y es un óxido de fierro , que es susceptible a campos magnéticos de baja intensidad ( generados por imanes permanentes hechos de ferrita de bario, normalmente inferiores a 1.000 Gauss ). La magnetita tiene un contenido de 72,2 % de Fe metálico. Nota: Algunos libros detallan el contenido metálico, como 72,0 % Fe y otros como 72,4 % Fe. No hay hay otra especie especie de de fierro, que tenga mayor contenido de Fe metálico, que la magnetita. Y no hay una especie de fierro, que es más susceptible que la magnetita , a campos magnéticos de baja intensidad. (inferiores a 1.000 Gauss ).
Gaus Ga usss es la ca cant ntid idad ad de línea líneass magn magnét ética icass por por ce cent ntím ímet etro ro cuad cuadra rado do, generadas por un imán. Y esta cifra disminuye, significativamente, a medida que el objeto se aleja de la superficie del imán. Y este término es utilizado para expresar la intensidad del campo magnético de un imán.
Cristal de Magnetita Pura 2
Otras características de la magnetita: Color –
Negro metálico, a gris muy oscuro.
Gravedad específica-
5,0 a 5,2 ( se utiliza 5,2 , como base ) tm./ m. cúbico
Dureza-
6,0 - 6,5 ( más blando que el cuarzo )
1.1.2 Martita. Básica Bási came ment nte, e, la mart martit itaa ( Fe30 Fe3044 - Fe2O Fe2O33 ) es magn magnet etit itaa en proc proces eso o de oxidación . La oxidación de la magnetita es atribuible, a que en algún momento, ésta estuvo expuesta a agua y aire, y/o aún sigue expuesta a alguno de éstos.
El contenido de Fe metálico de la martita , varía según su nivel de oxidación, y este puede ser entre 71,5 y 69,5 % Fe. La susceptibilidad magnética de la martita, varía según su nivel de oxidación , y por lo cual, algunas martitas pueden ser atraídas por imanes de baja intensidad. Mientras mayor el nivel de oxidación , menor es la susceptibilidad magnética de
la martita, y mayor el campo magnético, que se necesita para atraer y retener a ésta. Eventualmente, la martita se va a oxidar completamente, y se van a convertir en hematita. Y por eso, que la martita es considerado un mineral en transición, a convertirse en hematita. Otras características de la martita: Color Color de la martit martita a–
Gris Gris metáli metálico co,, y tira tira a rojo, rojo, dep depend endien iendo do del del nivel nivel de oxidación.
Dure Dureza za de la mart martit ita a-
5,05,0-6, 6,0 0 ( más más blan blanda da que que el cuar cuarzo zo )
Gravedad específica de la martita –
4,9 - 5,0 tm./ m. cúbico.
La presencia de martita en la alimentación a plantas , complica a los operadores, ya que el nivel de oxidación de ésta incide, negativamente, en la recuperación global de Fe en una planta de convencional para procesar Fe . Y esto se debe, a que que si la marti martita ta pres presen ente te está está muy muy oxid oxidad ada, a, ésta no va a ser atraída y
separada , por los separadores magnéticos de baja intensidad.
1.1.3 Hematita. magnetita tita comple completam tament ente e oxida oxidada, da, debido debido a su La hema hemati tita ta ( Fe2O 2O33 ) es magne exposición a agua , y/o los l os elementos. El color de la hematita es gris metálico a rojo, dependiendo del nivel de oxidación.
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Hematita Oxidada La hematita, no es susceptible a campos magnéticos de baja intensidad, y solo puede ser atraídas por campos magnéticos de alta intensidad superiores a los 8.000 Gauss. Normalmente estos separadores trabajan con el mineral en húmedo y por eso se les llama Wet High Intensity Magnetic Separators ( o WHIMS ).
Gauss es la canti cantidad dad de líneas líneas magnét magnética icas s por centím centímetr etro o cuadra cuadrado, do, a una distancia específica desde la superficie del imán. El tema de los Gauss se va a discutir en detalle, más adelante en este documento. La hematita tiene un contenido de Fe metálico, de 69,3 % . Otras características de la hematita . Gravedad específica-
4,9 a 5,2 tm./ m. cúbico.
DurezaDureza-
5,0-6,0 5,0-6,0 , ( más blanda blanda que el cuarzo cuarzo y es muy friable friable o fácil de quebrar con impacto )
En Brasil producen concentrados concentrados de Fe, Fe, utilizando hematita, como fuente de Fe. Y para concentrar ésta utilizan WHIMS ( wet high intensity magnetic separators, en español , separadores de alta intensidad en húmedo.
1.2 Especies de fierro, sin importancia i mportancia para los procesadores de Fe. 1.2.1 Pirita. La pirita ( FeS ) es un sulfuro de fierro, que contiene fierro y azufre , que se encuentra presente en yacimientos de Fe, y también en yacimientos de cobre, plomo, y zinc, zinc, entre otros.
La pirita NO es una fuente de Fe para las empresas, que procesan minerales de Fe. Y es cons consid ider erad ada a como como un mine minera rall del del tipo tipo ganga, que que solo solo apor aporta ta impurezas, azufre, a los concentrados de Fe.
La pirita no es susceptible a campos magnéticos de baja intensidad. Pero si es cal calent entada ada a temper temperatu aturas ras extre extremas mas, una una vez vez fría fría ésta ésta es susc suscep epti tibl ble e a campos magnéticos de baja intensidad. En Chile, la pirita es la principal fuente de azufre, para producir ácido sulfúrico.
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1.2.2 Pirrotita. La pirrotita (Fe(1-x)S (con x variando 0 a 0,2) es un sulfuro de fierro, que se puede encontrar en yacimientos de Fe, al igual que en yacimientos de cobre, plomo, y zinc, entre otros.
Pirrotita ( amarilla pálida ) sobre mineral de plomo. Básicamente , la pirrotita, es pirita alterada , y dependiendo en su nivel de oxidación ésta puede ser susceptible a campos magnéticos de baja y/o mediana intensidad. Para los procesadores de Fe , la pirrotita es un mineral tipo ganga, ya que ésta aporta azufre ( S ) a los concentrados de Fe. La pirrotita, no solo es un problema para los procesadores de Fe, sino que también la los procesadores de plomo ( Pb ) , zinc ( Zn) , cobre ( Cu ), ya que aporta azufre ( S ) y fierro ( Fe ) a los concentrados de éstos. Cuando la pirrotita es expuesta a calor, ésta puede ser extraída con un imán corriente.
1.2.3 Limonita. La limoinita es un hidróxido de Fe, ( FeO(OH)·nH2O ), y no se encuentra en forma de cristales, y normalmente se encuentra como un cemento , o barro, junto con hematita. Y esta es muy blanda ( dureza entre 4,0- 5,5 ), y su contenido de Fe metálico es muy variable, y como resultado su gravedad específica es variable, 2,9 a 4,3. La limonita no es magnética, y no es procesada para generar concentrados de Fe. Pero se utiliza como colorante, ocre, para pinturas.
Terrón de Limonita 5
Prueba - Unidad 1. Escribir respuestas en lápiz . 1- ¿ Cual es la principal especie de Fe, y cual es su formula química? Magnetita Fe 304 óxido de fierro.
2- ¿ Cual es el contenido metálico de magnetita ? __________________________________________________________________ 3- ¿ Cual es el color de la magnetita ? __________________________________________________________________ 4- ¿ Que es la martita ? __________________________________________________________________ 5- ¿ Que hace variar el contenido de Fe metálico de la martita ? __________________________________________________________________ 6- ¿ Cual es el color principal de la hematita, y cual es su formula química ? Negro metálico a gris muy oscuro. fe203
7- ¿ Cual es el contenido metálico de Fe de la hematita ?
8- ¿ Cual es el color principal de la hematita pura ? . 9- ¿ Que tipo de campo magnético se requiere para atraer la magnetita ? Imanes permanentes c/ ferrita de bario a menos de 1000 gauss. 10- ¿Que tipo de campo magnético se requiere, para atraer y separar la hematita ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 11- Como se les llama a aquellos minerales, que aportan poco Fe y que aportan impurezas al proceso de concentración de minerales de Fe ? ________________________________________________ __________________ 12- En Chile ¿ Cual es el mayor uso de la pirita ? __________________________________________________________________ 13- ¿ Qué expresa el término Gauss ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 14- ¿ Porqué la pirrotita es considerada como ganga, por los productores de Fe ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________
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Unidad 2. 2.0 Minerales tipo Ganga, para la minería del fierro. En la minería del Fe, se llama ganga a cualquier mineral que no aporta Fe al producto final, y afecta la calidad, o ley del producto final. Y la industria trata de mantener la presencia de ganga dentro ( o, por debajo ) de ciertos niveles, y castiga el precio de los productos finales, si la presencia de ganga excede éstos niveles.
Concentrados, de Fe, son el producto final generado por los procesadores de este mineral. El objetivo principal, de los procesadores de Fe, es generar concentrados de Fe con la mayor cantidad, posible, de Fe, o sea con menor cantidad de ganga posible. Y a éstos se les llaman concentrados comerciables. A continuación se detallan las gangas , más comunes, en la minería del fierro. Los siguientes, son los principales elementos, considerados como ganga e impurezas nocivas, por los compradores de concentrados de Fe :
a- Sílice ( Si )- Principalmente en forma de cuarzo SiO2 b- Alumina ( Al ) – Principalmente en forma de feldespato ( Al2O3 ) c- Fósforo ( P ) – d- Potasio ( K )e- Azufre ( S ) - Normalmente en forma de pirita, y/o pirrotita. f- Titanio ( Ti ) – Normalmente en forma de titanita, e ilmenita. h- Vanadio ( V )El fósforo ( P ) y el cuarzo ( SiO2 ), son las impurezas, que más complica a los productores de concentrados de Fe en Chile. La ganga puede ser analizada químicamente, y normalmente ésta es analizada junto con el Fe. Los niveles de impurezas que son aceptables por los compradores de concentrados de Fe, varía de un comprador a otro, ya que estos siempre tratan de hacer , blends o mezclas, de concentrados de diferentes proveedores.
Prueba unidad 2 1- En la minería del Fe ¿ Que es considerado como ganga ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________
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2- ¿ Nombre cuatro minerales, que en la minería del Fe, son considerados como ganga ? Y escriba su formula química. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 3- ¿ Cual es el objetivo principal, de los procesadores de minerales de Fe. ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 4- ¿ Por qué la ganga es indeseada en los concentrados de Fe ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 5- ¿ Que impureza aporta la pirita, a los concentrados de Fe ? __________________________________________________________________ 6- ¿ Cómo se analiza la ganga presente en los concentrados de Fe ? _______ ___________________________________________________________ 7- En Chile ¿ Cuales son las dos impurezas, que más complican a los procesadores de Fe ?. Y escriba su formula química. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________
Unidad 3 3.0 Análisis para determinar el contenido de Fe en una muestra, o fracción. Los análisis químicos, por Fe, siempre expresan el contenido de Fe en peso de la muestra analizada. O sea, estos análisis expresan la cantidad de Fe presente en la muestra analizada. La cantidad total de Fe, que esta presente en una muestra, siempre se expresa como un porcentaje del peso total de la muestra. Y este porcentaje es conocido como la ley de Fe.
Cuando, un informe de análisis muestra Fe = 39,27 % , esto indica que el 39,27 % del peso total de la muestra está conformado por Fe.
La ley máxima, alcanzable, de Fe total es 72,2 % Fe. Pero para alcanzar esta ley, se requeriría un concentrado de magnetita completamente limpia, sin ningún tipo de ganga ocluía, o asociada a ésta. La mayoría de los productores de concentrados de alta ley de Fe, tratan de
generar concentrados entre 68,0 y 69,5 % Fe total.
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Para los procesadores de fierro, hay tres valores de Fe, que son muy relevantes : a- Fierro total , también llamado FeT. Este valor expresa el contenido total de Fe en una muestra, sin importar si el Fe se encuentra en forma de magnetita, hematita, martita, limonita, etc. b- Fierro magnético, también llamado FeO, o fierro magnético. Este valor expresa el contenido de Fe en forma de magnetita y martita levemente oxidada. En un mismo análisis , el valor de Fe magnético, siempre es igual, o inferior , al valor de FeT. . c- Fierro por Tubo Davis , también conocido como Fe DTT. Este valor expresa, valor de Fe T máximo, que sería ALCANZABLE, procesando la muestra en cuestión, por vía convencional, utilizando separadores de baja intensidad magnética . Y por eso este valor es muy importante para los procesadores de minerales de Fe. En Chile , son pocos los laboratorios poseen un tubo Davis.
La ganga también puede ser analizada químicamente de forma individual, y sus valores son expresados como un porcentaje.
3.1 Análisis microscópicos. Los análisis microscópicos del recurso deben ser el primer paso , en el estudio de todo recurso de Fe; ya que estos suministran mayor y mejor calidad de información , que los análisis químicos. Los análisis microscópicos suministran la siguiente información: a- Identifica todas las especies de Fe y ganga, que se encuentran presente en la muestra. b- Detallan el porcentaje, de cada especie de Fe y ganga presente en la
muestra.
c- Permiten calcular el porcentaje de: FeT y FeO, presente en la muestra. d- Detallan el nivel de: liberación, asociación y oclusión de cada especie de Fe en la muestra. e- Detallan la distribución granulométrico de la muestra. f- Detallan el nivel de partículas de Fe, que están: liberadas, ocluidas, o asociadas, a ganga o minerales metálicos.
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El nivel de oclusión expresa el porcentaje de partículas de Fe, que contienen impurezas, o ganga, dentro de las partículas. Y el nivel de asociación expresa , el porcentaje de partículas de Fe, que tienen impurezas, o ganga, en su
superficie.
Cuando, una partícula de Fe no contiene impurezas , se entiende que esta partícula está liberada.
Mientras más liberada la magnetita, más fácil va a ser la producción de concentrados de Fe, y mayor va a ser la ley de Fe de éstos. Los análisis microscópicos, cuestan entre USD 400 - 500 cada uno, lo cual es mucho más costoso, que los análisis químicos. Un inconveniente de los análisis microscópicos, es que a la mayoría de los usuarios, éstos análisis no le son fáciles de leer.
3.2 Análisis químicos. Normalmente, los minerales de Fe son analizados químicamente por volumetría. Y normalmente, estos análisis expresan la cantidad de fierro y ganga en la muestra analizada , también conocido como Fierro Total , o FeT, y por lo cual éstos análisis incluyen Fe magnético ( magnetita principalmente y algunas martitas ) y Fe no magnético ( hematita y otros minerales de Fe ) juntos. Para saber que porcentaje de la muestra corresponde a Fe magnético, se debe solicitar, que con la misma muestra se realicen análisis por: 1- Fe total, o FeT , para saber la cantidad total de Fe presente en la muestra. 2- Fe magnético, o FeO, para saber la cantidad de fierro magnético, presente en la muestra. Los análisis por FeO , permite saber la cantidad de Fe magnético, presente en la muestra, que es la cantidad de Fe, que puede ser recuperada utilizando campos magnéticos de baja intensidad. No es fuera de lo común, que en una muestra analizada, la ley de FeT sea mayor que la ley de FeO. Y esto se debe a que las partículas de magnetita, también contengan hematita , ya sea ocluida o asociada a ésta
Nota: Análisis por Fe realizados utilizando absorbción atómica, no son confiables , ( salvo laboratorios que están muy bien calibrados para analizar por Fe ) en el caso de concentrados de Fe.
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Prueba - Unidad 3 . 1- ¿ A que se refiere el término ley de Fe ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 2- ¿ Como es la ley de Fe, expresada, siempre ? __________________________________________________________________ 3- ¿ Cual es la formula para calcular la ley de Fe ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 4- ¿ Que tipos de análisis pueden ser utilizados, para determinar la ley de Fe. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 5- ¿ Que expresa el término FeT ? __________________________________________________________________
6- Que expresa el término FeO ? __________________________________________________________________ 7- ¿ Que tipo de análisis, detalla las especies de Fe presentes en una muestra ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 8- En un análisis microscópico. ¿ Que quiere decir el término, asociado ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 9- En un análisis microscópico. ¿ Que quiere decir el término, asociado ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 10- ¿Cual es la ley de FeT máxima alcanzable y que se requiere para alcanzar ésta ley ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 11- ¿ Que tipo de análisis por Fe , NO genera información confiable ?
12- ¿ Que leyes de Fe, la mayoría de los productores de concentrados de Fe , tratan de alcanzar la mayoría de? __________________________________________________________________
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13- ¿ Cuantos kilos de Fe hay, en una tonelada de concentrado de Fe que tienen una ley de 37,27 % Fe? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________
Unidad 4 4.0 Interpretación de análisis por Fe y ganga. 4.1 Interpretación de análisis químicos por Fe. A continuación se muestra una copia de un informe sobre los análisis químicos realizados a una serie de muestras de un recurso que un cliente deseaba procesar, para recuperar y concentrar el Fe.
Tomando cada ítem en la muestra A, identificada como “ Gloria 1 “ .
% Fe - Es la ley de Fe total de la muestra. % Dtt – Es el porcentaje en peso , del peso total de la muestra, que fue retenido por el tubo Davis, como fracción magnética.
% FeDtt - Indica la ley, de Fe total, de la fracción retenida por el tubo Davis. Y este valor sería la ley de Fe máxima alcanzable, procesando la muestra tal como está utilizando separadores magnéticos convencionales. % P – Indica la ley de fósforo en la muestra analizada. % S - Indica la ley de azufre en la muestra analizada. % SiO2 - Indica la ley de azufre en la muestra analizada. % Al2O3 - Indica la ley de alumina en la muestra analizada. % V - Indica la ley de vanadio en la muestra analizada. % TiO2 - Indica la ley de titanio en la muestra analizada. Ley mag. - Indica la ley de fierro magnético en la muestra analizada.
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Es necesario resaltar que, cada laboratorio utiliza su propia manera para
expresar las leyes de Fe total ( algunos usan Fe T ), y de Fe magnético ( algunos utilizan Fe O ). Como se puede apreciar, la ley de Fe total ( 11,0 % ) es superior a la ley de Fe magnético ( 6,91% ), y esto se debe a que la muestra además de contener magnetita, también contiene otras especies de Fe, que no son magnéticas ( hematita, martita muy oxidada, pirita, limonita, etc. El % Dtt, además de indicar la ley máxima alcanzable procesando el recurso tal como está , utilizando separadores magnéticos convencionales, también indica el nivel de liberación del Fe que fue separado por el tubo Davis. Un valor como 42,16 % indica, que la magnetita contiene una cantidad significativa de impurezas, asociadas y/o ocluidas; y por lo cual , para llegar a un mayor valor de % FeDtt , va a ser necesario liberar de impurezas a las partículas de Fe.
Prueba unidad 4. Usando la siguiente tabla, como referencia.
1- El término % Fe . ¿ Que expresa ? __________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 2- El término % Dtt. ¿ Que expresa ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 3- El término % FeDtt . ¿ Que expresa ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 4- El término Ley mag. ¿ Que expresa ? __________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 5- El término % SiO2. ¿ Que expresa ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________
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Usando la muestra D, “ Javiera 2 ”, como referencia. 6- ¿ Cual es el contenido de alumina de la muestra ? __________________________________________________________________ 7- ¿ Cual es el contenido de titanio de la muestra ? __________________________________________________________________ 8- ¿ Cual es el contenido de vanadio de la muestra ? __________________________________________________________________ 9- ¿ Que porcentaje en peso de la muestra es retenida por el Dtt. __________________________________________________________________ 10- ¿ Cual es la ley máxima alcanzable, con la muestra tal como está, utilizando separadores magnéticos convencionales, de baja intensidad magnética ?. __________________________________________________________________
Unidad 5. 5.0 Términos metalúrgicos, que se deben dominar. Densidad es el peso de un material sólido por unidad de volumen. Y puede ser expresado en gm/cc , o en tm./ m. cúbico. Densidad aparente es el peso de un conjunto de un material sólido, por unidad de volumen. Y ésta puede ser afectada , entre otros factores, por : 1- El tamaño de las partículas. 2- El contenido de humedad. 3- La metodología, o protocolo , utilizado para medir la densidad aparente. La densidad aparente puede ser expresada en gm/cc , o tm/ m.cu. En la minería del Fe , el término LEY se refiere al contenido de Fe, total de un producto, o recurso, en particular. Y siempre es expresado como un porcentaje. Normalmente, la leyes de Fe son determinadas por análisis químicos, o microscópicos.
Ley de cabeza, es el contenido de Fe total , del producto que entra a proceso. Y esta siempre es expresada como un porcentaje. Una ley de cabeza de 25,2 % Fe total significa, que cada tonelada de recurso que entra a proceso, contiene 252,0 Kg. de Fe. Y este peso incluye: fierro magnético
y fierro no magnético.
Mientras mayor es la cantidad de ganga presente en el recurso a procesar, menor va a ser la ley de Fe de la cabeza.
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Ley de colas, es el contenido de Fe total, que sale con las colas , o relaves, una vez terminado los procesos de concentración de Fe. Y esta incluye, fierro magnético y fierro no magnético. Hay que tener presente, que la ley de Fe más importante es la ley de Fe magnético. El contenido de Fe total, del producto final generado en planta, se conoce como la ley de concentrados. Y, al igual que todas las leyes metalúrgicas, ésta siempre es expresada como un porcentaje. Mientras menor es el contenido de ganga presente en los concentrados de Fe, mayor va a ser la ley de Fe en éstos. El objetivo principal, de los procesadores de minerales de Fe , es producir
concentrados comerciables, normalmente, con leyes por sobre 62.0 % Fe total, y niveles de impurezas ( SiO2, P, S, Al2O3, V, etc., dentro de los niveles aceptables a los compradores.
Los procesistas tratan de que los concentrados contengan la mayor cantidad posible de partículas de magnetita liberada, como se muestra a continuación.
Partículas de Magnetita Liberada ( magnificada ) Partículas de magnetita, en las que predomina la ganga, no son deseadas en los concentrados de Fe. Y el objetivo, de los procesos metalúrgicos, es evitar , que éstas reporten a los concentrados.
Partículas de Magnetita con Ganga Asociada. Recuperación global de Fe , es la cantidad de Fe total que reporta a los concentrados finales , en relación a la cantidad de Fe total, que entró a proceso. Y esta cantidad, siempre es expresada como un porcentaje. La recuperación global de Fe , se puede calcular de la siguiente manera:
Si la ley de Fe, del recurso que entró a proceso, era de 44,2 % Fe, y la ley de las colas es de 12,5 % Fe, entonces la recuperación global de Fe es de 28,28 %. 15
Recuperación en peso, es la cantidad de material que reportó a los concentrados , en relación a la cantidad de material, que entró a proceso . Y ésta incluye impurezas (ganga ) ocluida y/o asociada a las partículas de Fe. La recuperación global de Fe , se puede calcular de la siguiente manera:
Recuperación global de Fe y recuperación en peso NO SON TÉRMINOS INTERCAMBIABLES; ya que consideran factores diferentes. La recuperación de Fe Total es importante, porque esta es la cantidad de Fe, que se produce en planta para ser vendida. Y por lo cual mientras mayor es la recuperación de FeT , mayor van a ser los ingresos por venta de Fe. Los compradores de concentrados de Fe, siempre pagan por el contenido de Fe de los concentrados; o sea si un concentrado contiene 63,25 % Fe, ellos solo van a pagar por los 632,5 kilos de Fe , en cada tonelada de ese concentrado. Y ellos castigan el precio, si los concentrados contienen niveles de impurezas, superiores a lo pactado, previamente. Siempre hay que tener presente, que si los concentrados generados, no
cumplen con la ley mínima de FeT ,exigida por el mercado, éstos no van a poder ser comercializados.
Ley de concentrados versus recuperación global de Fe, es el dilema de los procesadores en la minería del Fe, en especial , porque muchas veces hay que sacrificar la recuperación global, para generar concentrados comerciables.
Prueba Unidad 5 . 1- ¿Que expresa el término densidad ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 2- ¿ Como puede ser expresada la densidad de un material ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 3- ¿ Que expresa la densidad aparente ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 4- ¿ Que factores pueden afectar la densidad aparente de un material ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 5- En la minería del Fe. ¿A que se refiere el término Ley de Fe ? __________________________________________________________________ 16
__________________________________________________________________ 6- En la minería ¿ Como se pueden determinar las leyes de un recurso ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 7- ¿ A que se refiere el término, ley de cabeza ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 8- ¿ Que expresa la ley de concentrados ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 9- ¿ Como se expresa, siempre, la ley de relaves ? __________________________________________________________________ 10- ¿ Que expresa la recuperación global de Fe ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 11- ¿ Como se calcula la recuperación global de Fe ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 12- ¿ Porqué la recuperación de Fe es importante para los productores de concentrados de Fe. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 13- ¿ A que se refiere el término recuperación en peso ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 14- ¿ Cual es la formula para calcular la recuperación en peso ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 15- ¿ Que es más importante , para los productores de Fe, la ley de los concentrados, o la recuperación de Fe ? Y explicar porqué . __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________
Unidad 6 6.0 Términos metalúrgicos, que son necesario dominar , continuación. Granulometría es la distribución, por tamaño, del recurso a procesar por los equipos de planta.
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A continuación se muestra la distribución granulométrica de un recurso: Tamiz 8,0" 7,0" 6,0" 5,0" 4,0" 3,0" 2,5" 2,0" 1,5" 1,0" 0,75" 0,50" 0,375" 0,25" N° 8 N°16 N°30 N°50 N°100 N°200 recipiente Peso total ( Kg.)
Peso ( Kg.) 0 0 0 3.765 7.001 13.418 3.573 3.646 2.605 3.492 2.184 3.847 2.184 3.847 4.924 3.873 2.932 2.577 1.955 1.604 2.214 69.641
% retenido 0,0 0,0 0,0 5,4 10,1 19,3 5,1 5,2 3,7 5,0 3,1 5,5 3,1 5,5 7,1 5,6 4,2 3,7 2,8 2,3 3,2
% pasante 100,0 100,0 100,0 94,6 84,5 65,3 60,1 54,9 51,2 46,2 43,0 37,5 34,4 28,8 21,8 16,2 12,0 8,3 5,5 3,2 0,0
Distribución Granulométrica de un Recurso Para generar la distribución granulométrica de un recurso, se utiliza una serie de mallas, con aberturas cuadradas, y cada malla tiene un tamaño de abertura diferente. El recurso es pasado por cada una de estas mallas, y el recurso retenido por cada una de éstas es pesado y su valor es anotado. Y esto permite calcular el porcentaje que es retenido por la malla en cuestión, y además permite calcular el porcentaje que pasa a través de ésta. Las cantidades de material, que fueron retenidas y que pasaron , siempre son
expresadas como un porcentaje.
Como se puede apreciar hay una serie de mallas a las cuales se les refiere por un número ( N° ) . Estos números se refieren a una serie de tamaños pre establecidos, conocidos como mallas Tyler ( o mesh Tyler ). A continuación se muestra una tabla, que muestra las designaciones Tyler, para cada tamaño de abertura, en micras y en pulgadas.
Tabla de Mallas Tyler Designación y Tamaño de Abertura 18
El término mesh es utilizado para describir el número de aberturas por pulgada cuadrada, medidas de centro de alambre a centro de alambre.
Medición de las Aberturas de Mallas Para realizar un análisis granulométrico se utiliza un equipo llamado un Ro-Tap, como se muestra a continuación, el cual consiste de un dispositivo oscilante sobre el cual se instalan una serie de anillos con mallas , por las cuales pasa el recurso a analizar.
Analizador tipo RoTap La análisis granulométricos pueden ser realizados de forma artesanal, utilizando anillos con mallas. Como los que muestran a continuación.
Anillo con Mallas Prueba unidad 6 1- ¿ A que se refiere el término granulometría ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 2- ¿ Que se utiliza para analizar la granulometría de un recurso ?
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__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 3- ¿ Que se hace con el recurso que es retenido en la superficie de cada malla ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 4- ¿ Como es expresado la cantidad de material retenido sobre cada malla ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 5- Usando la tabla Tyler. ¿ A que tamaño de abertura malla corresponde la malla N° 60 Tyler ? __________________________________________________________________ 6- ¿ Que equipo se utiliza para realizar un análisis granulométrico completo ? __________________________________________________________________ 7- En un análisis granulométrico ¿ A que se refiere el término pasante ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________
Unidad 7 7.0 Objetivos de los procesadores de Fe. Los principales objetivos de los procesadores de minerales de Fe es producir al
concentrados de Fe comerciables, al menor costo posible.
Un concentrado de Fe es un producto en el cual, el contenido de Fe es mayor a
62 % Fe.
Un pre concentrado es un producto intermedio, cuya ley de Fe es entre 45 y 61,0 % Fe, que con más procesamiento, puede alcanzar leyes comerciables. CMP es el mayor productor, de concentrados de Fe, en Chile. Y la CMP produce tres tipos de concentrados de Fe:
a- Pellet feed. b- Sinter feed. c- Granzas. Los concentrados tipo pellet feed son concentrados, con una ley mínima de 68,0 % Fe total, los cuales son utilizados para producir pellets de Fe. Y, típicamente, los concentrados tipo pellet feed, tienen una granulometría entre 78 y
82 % - 325 mallas.
Típicamente, los concentrados tipo sinter feed tienen una ley de Fe de 65 % , y tienen una granulometría 95 % - 6 mm.
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Para su fundición en Huachipato, la CMP produce concentrados, tipo granzas , en su planta de Romeral. Pero, a nivel mundial, la demanda por granzas de Fe, es mínima, por lo cual en este documento no se ahonda sobre este tipo de concentrados. A nivel mundial hay demanda, grande , por concentrados de Fe, que contienen 62,0 % , o más. Y por esta razón en Chile hay serie de empresas, que están tratando de generar concentrados con ésta ley de Fe. Los concentrados tipo pellet feed y sinter feed, además de tener que cumplir con ciertos niveles de granulometría y leyes de Fe, también tienen que cumplir con niveles de máximos de impurezas, que fueron detallados en secciones anteriores. Para minimizar, la presencia de impurezas en los concentrados tipo pellet feed , es necesario generar y concentrar partículas de Fe, que estén libres de éstas, o cuyo contenido de éstas sea mínimo. Y para esto, se requiere de: varias etapas de
conminución ( reducción de tamaño ) , y procesos de concentración que sean muy selectivos. El objetivo de los procesos de conminución es el de liberar las impurezas que están ocluidas en las partículas que contienen Fe, o están asociadas a éstas. Los procesos de conminución utilizados en la minería del Fe son: 1- Chancado, que es una reducción de tamaño gruesa, hasta – 6 mm. ) , que realiza en seco, usando chancadores ( trituradores mecánicos ). 2- Molienda, que es una reducción de tamaño fina, - 6 mm., y normalmente se realiza en húmedo, utilizando molinos cargados, con barras o bolas. El proceso de chancado se realiza antes del proceso de molienda, y prepara el recurso, para ésta etapa. No es fuera de lo común, que productores de concentrados de Fe, utilicen varias etapas de chancado y de molienda, para llegar liberar la magnetita y dejarla con la menor cantidad de impurezas, posible. Un pre concentrado es un producto, que después de varias etapas de proceso,
aún contiene impurezas, y no cumple con las leyes de Fe exigidas por el mercado. Y por lo cual, aún requiere más procesamiento, para llegar a leyes de Fe comerciables. Hay empresas, que compran pre concentrados de Fe, para procesar éstos y llegar a concentrados aptos para ser utilizados como pellet feed.
Prueba Unidad 7 . 1- ¿Cuales son los objetivos principales de los productores de concentrados de Fe ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________
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2- ¿ Cuales son los dos tipos de concentrados, principales, producidos por la CMP? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 3- Nombre cinco impurezas nocivas , que los productores de concentrados de Fe tiene que abatir. __________________________________________________________________ 4- ¿ Cual es la impureza, que más complica a los productores de concentrados de Fe, en Chile ? __________________________________________________________________ 5- ¿ Que se requiere para generar concentrados tipo pellet feed ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 6- Nombre dos especies de Fe, que pueden aportar azufre ( S ) a los concentrados de Fe. __________________________________________________________________ 7- ¿ Que se requiere para liberar las impurezas, que se encuentran ocluidas, o asociadas, a las partículas con Fe? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 8- ¿Cual son las dos funciones principales del proceso de chancado ? a- _________________________________________________ b- _________________________________________________ 9-¿ Que es un pre concentrado ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________
8.0 Fuentes de minerales de Fe en Chile. 8.1 Yacimientos tipo roca dura. En Chile , la principal fuente de Fe son los yacimientos del tipo roca dura , en los cuales el fierro se encuentra con otros minerales, o ganga, como sílice o cuarzo ( SiO2 ) , feldespato o alumina ( Al2O3), carbonatos de calcio ( CaO3 ), pirita ( FeS). A estos minerales, que se encuentran con los minerales de Fe, se les
llama ganga.
En Chile hay yacimientos , en los cuales, junto cobre ( Cu ) también se encuentran valores de Fe , significativos, por sobre 20 % Fe, como son el caso de: Candelaria , Montecristo, Coemin, San José, en otros. 22
Los depósitos de Fe , más codiciados por los productores de concentrados de Fe , son bolsones, o cuerpos mineralizados, masivos de magnetita ( Fe 304 ) como es el caso de Carajas en Brasil ( leyes de 65 - 68 % , para arriba ). El Tofo, en la IV región, fue un yacimiento masivo , que, originalmente, exportaba el mineral de Fe directamente, sin ningún tipo de procesamiento.
Yacimiento Masivo de Fe Hoy día , en Chile no hay yacimientos masivos de fierro. Y lo que quedan son yacimientos con leyes promedio sobre 30,0 %, como : Los Colorados, Romeral, y Cerro Negro, todos de la CMP.
Otras fuentes de Fe en forma de roca dura son: a- Yacimientos tipo brechoso. Consiste de brechas largas de magnetita, ubicadas entre secciones largas de : cuarzo, carbonatos, y feldespato. Los Colorados tiene sectores breñosos, y Montecristo es un yacimiento tipo brechoso.
Yacimientos tipo Brechoso En estos depósitos se pueden encontrar brechas con Cu en forma de calcopirita, como es el caso de Chino ( New México ) Candelaria y Minera San José, entre otros. Y también se van a encontrar sulfuros en forma de pirita ( FeS )
b- Yacimientos tipo diseminado. En estos yacimientos la magnetita, y/o martita y hematita, es fina y se encuentra diseminada en la roca blanda y fibrosa, tipo atilocnita, que se desmorona
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fácilmente. En Los Colorados hay sectores con magnetita diseminada en la atilocnita. En Brasil , en Itabira, Minas Gerais, hay depósitos de itabirita, que es una martita oxidada ( color gris metálico ), junto con hematita y magnetita. Y esta se desmorona con mucha facilidad.
Depósitos tipo Diseminado. En éstos depósitos las leyes de Fe, son del orden de 20 a 30 % Fe, y la ventaja de éstos es que se requiere poca molienda para liberar el Fe. Y la desventaja es que cuando el contenido de magnetita es bajo requieren acudir a WHIMS, para concentrar la hematita.
c- Otras fuentes de Fe en forma de roca dura. Otra fuente, de Fe en forma de roca dura, son los desmontes abandonados, por operaciones mineras, como en el caso de El Tofo y Cerro Imán.
8.2 Otras fuentes de Fe en Chile. 8.2.1 Desmontes de yacimientos de roca dura. Los desmontes consisten de rocas grandes, sobre 4 “, cuya ley de Fe era inferior a la ley de corte de los yacimientos (normalmente eran 30,0% - 35,0 % Fe ) y por eso nunca fueron procesados. Los desmontes , normalmente, provienen de las zonas transicionales de los depósitos; y por lo cual además de haber magnetita, hay una presencia, significativa, de martita muy oxidada y hematita. Y esto resulta en que la ley de
Fe total ( FeT ) de estos pueda ser alta, pero la ley de fierro magnético ( FeO ) sea baja.
El mayor problema en el tratamiento de desmontes, es la presencia de hematita y martita en éstos, debido a la exposición de la magnetita a los elementos. Y como se explicado antes, éstos complican la recuperación de Fe.
8.2.2 Relaves antiguos. Relaves son la ganga fina, que en forma de pulpa, que fue descargada por operaciones de flotación de Cu y fue depositada en punto de almacenamiento, o tranque de relaves. Las diferencias principales entre relaves y los desmontes , son las siguientes:
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a- Relaves. 1- Son finos, menores a 18 mallas ( 1,0 mm. ). 2- Normalmente provienen de plantas de flotación de Cu 3- Son depositados en forma de pulpa. 4- Fueron depositados en lugares conocidos como tranques de relaves. 5- Pueden tener un contenido de humedad entre 2 y 8 porciento.
b- Desmontes antiguos abandonados. 1- Son gruesos, por sobre 4 pulgadas. 2- Provienen de yacimientos de Fe. 3- Nunca fuero procesados en planta y fueron almacenados en seco. 4- Fueron almacenados en botaderos. Operaciones como: Candelaria, Coemin, y Montecristo, por años , han depositado en su tranque de relaves, la ganga descargada por su planta de flotación de Cu. Pero estos relaves también contienen valores altos de Fe en forma de magnetita, cuya recuperación es rentable, hoy día. Este tipo de relaves son conocidos como relaves antiguos. Las leyes de Fe en relaves antiguos, fluctúan entre 12 y 35 % FeT. Hoy día, en Chile, no hay una operación dedicada a procesar relaves antiguos , para recuperar la magnetita, presente en éstos.
La ventaja de reprocesar relaves , ya sea antiguos , o frescos, es que la magnetita está liberada, principalmente, lo cual reduce los costos de proceso. Y la mayor desventaja es la presencia de hematita y martita muy oxidada , debido a la exposición a agua y reactivos de flotación.
8.2.3 Relaves frescos. Relaves frescos son la ganga, en forma de pulpa, recién descargada por el circuito de flotación, de una planta concentradora de Cu. Y estos relaves son procesados, al final de la fase de flotación, para recuperar la magnetita presente en éstos. Candelaria es la única ejemplo de una operación, en Chile, cuyos relaves frescos son procesados , para generar concentrados de Fe. Y la CMP es la empresa que los procesa. Las leyes de Fe en relaves frescos son muy similares a las de los relaves antiguos.
8.2.4 Depósitos aluviales y dunas. Depósitos aluviales son aquellos, en que el Fe ha sido depositado por: ríos, corrientes marinas , y/o la acción de las olas. En Chile los depósitos aluviales tienen muy bajo contenido de de Fe, especialmente magnetita; ya que el agua de mar y el cloruro han oxidado la magnetita.
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Los depósitos aluviales se caracterizan por la gran variabilidad en leyes de Fe, ya que éstas varían de un punto a otro y de una profundidad a otra. Y como resultado, su explotación es muy costosa además de complicada. En Chile , hay áreas es las cuales la acción del viento ha transportado partículas finas de magnetita y ganga desde depósitos aluviales y ha formado dunas con éstos. Al igual que los yacimientos aluviales, en las dunas las leyes de Fe son de muy baja ley y variables.
En Chile varias empresas han tratado sin éxito, procesar yacimientos aluviales, y dunas. Y la rentabilidad de explotar estos yacimientos es muy dudosa. Prueba Unidad 8. 1- ¿ Como se le llama al tipo de yacimiento de Fe, que consiste de un gran bolsón de magnetita ? __________________________________________________________________ 2- ¿ Como se le llama a los yacimientos de Fe, que consisten de brechas largas, de magnetita ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 3- De donde provienen, principalmente, los desmontes antiguos y abandonados . __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 4- Explicar porqué muchos de los desmontes antiguos tienen una ley alta de FeT, pero una ley baja de FeO. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 5- ¿ A que se llama relaves ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 5- ¿ Cuantos tipos de relaves hay, y que nombre se les da a cada uno de éstos ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 6- Describir , de forma breve , cada uno de los tipos de relaves . __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 7- Cuales son las características principales de los relaves, __________________________________________________________________ __________________________________________________________________
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8- Además de: minas de roca dura, tranques de relaves, y botaderos de desmontes, nombrar dos posibles fuentes de minerales de Fe . __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 9- ¿ Cuantos yacimientos aluviales, han sido operados con éxito, en Chile ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 10- ¿ Cual es la mayor ventaja, que ofrece el procesamiento de relaves ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 11- ¿ En Chile, que otro metal valioso, puede ser encontrado junto con los minerales de Fe ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________
Unidad 9 9.0 Preparación de minerales de Fe , procedentes de depósitos de roca dura, para ser procesados. Tal como se mencionó anteriormente, los minerales de Fe pueden provenir de depósitos de roca dura, en forma de rocas grandes, o en forma de desmontes antiguos.
9.1 Tipos de minería . Para extraer las rocas, que contienen los minerales de Fe, o especies de Fe, que se encuentran en los yacimientos, o cuerpos mineralizados, se pueden utilizar dos tipos de minería, o métodos de extracción : a- Minería a rajo abierto b- Minería subterránea. El tipo de minería a utilizar depende de la profundidad en que se encuentran los minerales de Fe , y las características de la roca.
9.1.1 Minería a rajo abierto. La minería a rajo abierto, o open pit , es la más utilizada alrededor del mundo y en Chile, ya que esta es mucho más simple y tiene los menores costos de operación, que la minería subterránea. Se le llama a minería a rajo abierto, porque esta consiste en excavar un hoyo ancho y profundo , conocido como rajo, desde el cual se extraen las rocas para ser procesadas.
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Para desprender las rocas en el yacimiento, se hace una tronadura utilizando explosivos ( nitrato de amonia y petróleo diesel, principalmente ) . Y estas rocas son retiradas por camiones y llevadas a proceso. A continuación se muestra una ilustración de una mina a rajo abierto.
Mina a Rajo Abierto En Chile las minas de Fe , Los Colorados y Romeral, ambas de la CMP, son minas a rajo abierto.
9.1. 2 Minería subterránea. Las minas de Fe , subterráneas, son poco común y en Chile sólo hay un yacimiento de Fe, Boquerón Chañar en la III región, que podría ser explotado utilizando minería subterránea. La minería subterránea consiste en excavar una serie de túneles que llegan hasta el cuerpo mineralizado que contiene Fe, y la rocas son desprendidas utilizando excavadoras neumáticas, y llevadas por camiones , o correas transportadoras, para ser procesadas. A continuación se muestra una faena minera a subterránea típica, con rampas DE acceso , galerías, red de ventilación, elevador, pasadizos para la salida del recurso, etc.
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Esquema de una Mina Subterránea. La minería subterránea es mucho más complicada, y además tiene mayores costos, que la minería rajo abierto: Y por lo cual son pocas las operaciones de Fe , que utilizan este método de extraer las rocas, desde el cuerpo mineralizado.
9.1.3 Desmontes antiguos, o abandonados. Los desmontes antiguos, son rocas que fueron extraídas del cuerpo mineralizado, pero que por su ley baja de Fe y/o bajo contenido de magnetita, no fueron procesados, y se les depositó en un botadero. Por años , la CMP ha explotado los desmontes de El Tofo, y a los precios actuales del Fe, la explotación de desmontes antiguos puede ser muy rentable.
Muchos de los desmontes abandonados, de yacimientos de Fe, no son explotables por su bajo contenido de magnetita, ya que: estos provienen de sectores transicionales de los yacimientos de Fe, y además el estado de oxidación de los minerales de Fe es muy alto, por lo cual consisten de hematita y martita muy oxidada , principalmente. Y por esta razón requieren equipos de procesos NO CONVENCIONALES, PARA SER EXPLOTADOS. Si bien su contenido de Fe total ( Fe T ) puede ser alto, su contenido de fierro magnético ( FeO ), es muy bajo.
9.2 Preparación de minerales de Fe provenientes de yacimientos, tipo roca dura. En la minería metálica, se le llama recursos, a aquellos productos que van a ser procesados, para extraer el metal deseado, ya sea: Fe, Cu, Zn, Pb, etc. Las rocas , que son extraídas en la mina y son enviadas directamente a proceso , se les llama ROM, ( run of mine ), y por su gran tamaño éstas tienen ser reducidas, para poder ser transportadas y sometidas a procesos extractivos.
Procesos extractivos son aquellos procesos, que permiten extraer la especie metálica deseada que se encuentra en la roca, y concentrar ésta. Básicamente se separa la especie metálica deseada ( en este caso Fe ), de la ganga presente en
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las rocas. Y por lo cual todos los procesos extractivos tienen que ser muy SELECTIVOS , para separar la especie metálica deseada y la ganga. Para poder someter el recurso, a procesos extractivos, es necesario preparar ( ore dressing ) éstos , reduciéndolos de tamaño , para así facilitar su manejo y procesamiento en planta. Y estos procesos de reducción de tamaño son
conocidos, como procesos de CONMINUCIÓN.
Los procesos de conminución tienen tres objetivos principales: a- Separar físicamente las especies de Fe y la ganga. b- Facilitar el manejo del recurso durante su transporte a los procesos extractivos. c- Facilitar los procesos extractivos, de Fe. Las rocas grandes son sometidas a procesos de chancado, o trituración, sucesivos para reducirlas de tamaño. Y estos procesos se llevan a cabo en equipos llamados chancadores.
El proceso de chancado siempre es llevado a cabo en seco , y solo se agrega agua pulverizada, para abatir el polvo y no contaminar el medio ambiente. Normalmente, las rocas son sometidas a tres fases de chancado, y cada una de estas fases se llevan a cabo de forma sucesiva. La primera fase, de chancado, es llamada la fase de chancado primario. Y el objetivo de ésta es reducir las rocas a un tamaño menor a 6 “ , y para esta función se pueden utilizar : a- Chancadores de giratorios , como el que se muestra a continuación.
Chancador Giratorio Los chancadores giratorios son utilizados por operaciones mineras grandes, en las cuales se procesan más de 600 tmph. de ROM. Y estos chancadores pueden recibir colpas de hasta 90,0 cm. y reducirlos a menos 20,0 cm. b- Chancadores de mandíbulas, como el que se muestra a continuación.
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Chancador de Mandíbulas Los chancadores de mandíbulas son utilizados por operaciones de hasta 600 tmph. y estos pueden recibir partículas entre 50 y 60 cm. Y puede reducirlas a 15 cm. , o menores dependiendo del tamaño de: entrada de las colpas, la potencia del chancador, y el tamaño de la abertura de descarga del chancador. Una vez reducidas las partículas a entre – 15,0 y 20,0 cm. , éstas son sometidas a dos fases sucesivas de chancado , en otro tipo de chancador, para llevarlas a un tamaño más manejable por los equipos de procesos extractivos. Estas fases son conocidas como: chancado secundario y chancado terciario . Y estas fases son llevadas a cabo en chancadores de cono, como el que se muestra en la ilustración a continuación .
Chancador de Cono En la fase de chancado secundario el recurso es triturado por compresión a un tamaño – 5,0 cm. ( 2 pulgadas ), y en la fase de chancado terciario, el recurso es triturado a – 12 Mm. ( 0,5 pulgadas ), de modo que el producto final contenga un gran porcentaje de magnetita liberada, y además éste sea fácil de moler y de procesar. En la minería del fierro los recursos siempre son reducidos a un tamaño muy fino, 78- 80 % menos 325 mallas, y para esto se utilizan molinos cargados con bolas.
Pero cuando se lleva a cabo esta reducción, depende de:
1- Que tipo de concentrado desean generar en la planta. 2- El esquema, del circuito de proceso utilizado en la planta.
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A continuación se muestra un molino, para que el lector tenga una idea sobre la apariencia de éste. Y es necesario resaltar, que en la minería del Fe prevalece el uso molinos cargados con bolas, sobre los cargados con barras.
Molino de Bolas , Típico
Vista Interior para Ver Como Opera un Molino de Bolas La molienda siempre se lleva a cabo en húmedo, mezclando el recurso con agua ; y por lo cual estos descargan el recurso en forma de pulpa. Y éstos trabajan en conjunto con hidrociclones, formando un circuito cerrado, para asegurar la granulometría del producto generado por el molino. La molienda se puede llevar a cabo en una , o dos, fases. Y la primera fase es llamada molienda primaria y la segunda fase es llamada remolienda, pues se remuele un producto que anteriormente, ya había sido sometido a una fase de molienda y de preconcentración.
Prueba Unidad 9. 1- ¿ Porqué muchos de los desmontes antiguos y abandonados, no ameritan ser
explotados ?
__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 2- En la minería metálica. ¿ A que se llama recursos ? 32
__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 3- ¿ Que es el ROM , o Run of Mine ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 4- ¿ Que hay que hacer con el ROM, para facilitar su transporte y manejo ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 5- Explicar a que se le llama procesos extractivos. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 6- Llenar el espacio en blanco. “ Para separar la ganga y la especie metálica deseada , los procesos extractivos deben ser______________________________. 7- ¿ A que se le llama conminución ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 7- Nombrar tres objetivos del proceso de conminución. a- ________________________________________________________________ b- ________________________________________________________________ c-_________________________________________________________________ 8- ¿ Que tipo de conminución siempre es levada a cabo en seco ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 8- Nombrar los dos métodos de conminución utilizados en la minería del Fe . __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 9- Describir la diferencia entre moler y chancar. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 10- ¿ Que tipo de equipo se utiliza para chancar fino ? __________________________________________________________________ 11- ¿ Que se utiliza dentro de los molinos, como medio de molienda ? a- _______________________________ b- _______________________________ 12- Llenar el espacio. La molienda siempre es llevada a cabo _________________
Unidad 10 33
10.0 Preparación de los recursos, con Fe , procedentes de :, depósitos aluviales, y dunas. Tal como se mencionó en secciones anteriores, la mayor ventaja que recursos procedentes de : depósitos aluviales, y dunas, ofrecen es que no requieren ser chancados, y pueden ser procesados tal como se retiran del yacimiento. Y por o cual no requieren ser sometidos a etapas previas de chancado; y al no necesitar chancado previo, se reducen los costos de: inversión, operación, y mano de obra. La reducción de los costos antes mencionados, pueden hacer que la explotación de éstos depósitos de baja ley de Fe total entre 12,0 y 8,0 %, pueda ser rentable; a pesar de las gran cantidad de recurso que hay que procesar, para generar una tonelada de concentrado comerciable con leyes de .
Unidad 11 11.0 Procesamiento de minerales de Fe procedentes de yacimientos de roca dura en seco. A diferencia de otros minerales metálicos, que deben ser procesados en húmedo,
los minerales de Fe pueden ser procesados, parcialmente o completamente, en seco. Y esta ventaja hace, que los procesos tengan costos bajos de inversión ,
operación, e inversión; y además sean más amigables en lo que se refiere cuidar el medio ambiente. Al igual que en el caso de otros minerales metálicos, los minerales de Fe son procesados en varias etapas, para llegar a concentrados comerciables. Para procesar minerales de Fe se utilizan separadores magnéticos, que separan el Fe según la susceptibilidad magnética de las especies de Fe, y a la vez éstos descartan las ganga, ya que ésta no es susceptible a campos magnéticos. En las minas de Fe, los procesistas son los que determinan el diagrama de flujo ( o flowsheet ) del recurso, para generar los concentrados comerciables. Y el diagrama de flujo depende, en gran parte, de las características del recurso. A continuación se muestra un diagrama de flujo primario , típico, para una operación de una operación de Fe en forma de roca dura.
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Diagrama de Flujo Primario para Minerales de Fe Procedentes de Yacimientos de Roca Dura Como se puede apreciar en el flujograma, después de la etapa de chancado II , el recurso es harneado a 0,5” , y la fracción gruesa ( + 0,5 “) es descargada sobre una correa transportadora, que tiene una polea magnética en la cabeza. Y la fracción -0,5 “ es enviada a un tambor magnético tipo DFA.
La razón que el recurso es clasificado antes de ser procesados por separadores magnéticos, se debe a que la eficiencia de los procesos de separación magnética, aumenta, a mida que se angosta el rango granulométrico de la alimentación a los equipos de pre concentración y concentración. En este caso en particular , ambos, la polea magnética y el tabor tipo DFA están cumpliendo con la función de cobbing en seco ( dry cobbing ) . Pero como se puede apreciar ambos están procesando recursos que tienen diferentes granulometrías. La polea magnética procesa un recurso – 2,0 “ x 0,5 “ , mientras que el tambor tipo DFA procesa un recurso – 0,5”.
1.1.1 Fase cobbing. El término cobbing es solo utilizado en la minería del fierro, y éste siempre se refiere al primer tratamiento que se le da a un recurso que contiene Fe. El proceso de cobbing es un proceso de desbaste , que permite separar aquellas partículas con un alto contenido de Fe magnético, y descartar la ganga junto con aquellas partículas que apenas contienen Fe magnético.
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La gran ventaja, del proceso de cobbing, es que éste reduce, significativamente,
la cantidad de mineral que entra a los procesos de conminución fina ( chancado terciario y/o molienda. El proceso de cobbing se puede llevar a cabo en seco, o en húmedo , dependiendo del diagrama de proceso ( también conocido como flowsheet ) utilizado en la planta. Pero, la mayoría de las operaciones lo llevan a cabo en seco. 1.1.1 Cobbing en seco. ( dry cobbing ). La mayoría de las operaciones que procesan roca dura, llevan a cabo el proceso de cobbing en seco, procesando el producto grueso, que ha sido descargado por los chancadores secundarios, entre – 2,0 y + 0,5 pulgadas. Para llevar a cabo el proceso. de dry cobbing, se pueden utilizar dos tipos de equipos de separación magnética: 1- Poleas magnéticas. 2- Tambores magnéticos tipo DFA- 10.
1.1.1.2 Poleas magnéticas. El proceso de dry cobbing, usando poleas electromagnéticas, fue implementado en Chile, por la Bethelhem Steel en El Tofo a finales de los años 1940´s. Y este es aún utilizado por muchos procesadores de minerales de Fe. Las poleas son utilizadas para procesar los gruesos , entre 1 y 2 pulgadas, que fueron descargados por el chancador secundario. Y estos separan las partículas, que contienen magnetita, principalmente, de aquellas partículas de ganga, o que tienen muy bajo contenido de ésta. A continuación se muestra un circuito de dry cobbing utilizando poleas electromagnética.
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Conjunto de Cobbing en Seco Incorporando Poleas Magnéticas A continuación se muestra , como trabajan las poleas electromagnéticas.
Conjunto de Cobbing en Seco Incorporando Poleas Magnéticas
1.1.1.3 Tambores magnéticos tipo DFA. Los tambores magnéticos tipo DFA – 10 se pueden utilizar en lugar de las poleas magnéticas, para cumplir la función de dry cobbing. Y estos tambores pueden procesar grandes volúmenes de recurso – 30 mm. x 6,0 mm. A continuación se muestra como opera un tambor tipo DFA
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Un separador DFA-10 cumpliendo la función de dry cobbing Básicamente, los tambores DFA-10 generan un pre concentrado magnético, que es enviado a chancado terciario, para chancar entre – 6,0 y 9,0 mm, para liberar más la magnetita, y facilitar el procesamiento de este pre concentrado, en las próximas fases de concentración. Por su facilidad de operación y eficiencia, muchos procesadores de Fe, los prefieren por sobre las poleas magnéticas.
11.2 Concentración rougher. Una vez que el producto de la fase de dry cobbing es chancado fino, éste es enviado a una fase de concentración rougher, o fase desbaste, en la cual se trata capturar la mayor cantidad de partículas con Fe magnético, y descartar ganga liberada, o ganga con poca magnetita. Para llevar a cabo la concentración rougher, los tambores tipo DFA-25 son los más utilizados, porque son muy selectivos y a la vez pueden procesar un gran volumen de pre concentrado de la fase de cobbing. Los tambores DFA-25 operan igual que los tambores DFA-10, pero son más selectivos que los DFA-10 , y son muy fácil de operar. El concentrado magnético generado por los DFA-25 puede ser: a- Reducidos de tamaño en un rotopactor o un molino de rodillos ( high pressure rolls ), y después pasado en otro DFA-25, para generar un concentrado de alta ley, 55,0 - 62,0 %, los cuales son enviados a circuitos de molienda y concentración, para producir concentrados tipo pellet feed. b- Repasados por otro DFA-25, para generar un concentrado comerciable, por sobre 62,0 % Fe. Normalmente en esta pasada, se trata de ser muy selectivo, aunque esto signifique perdidas de Fe.
Prueba Unidad 11. 1- ¿ Cual es la ventaja, principal, que los minerales de Fe tienen sobre otros minerales metálicos ? 38
__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 2- ¿ Como se le llama a los diagramas de proceso, de una operación que procesa minerales de Fe ? __________________________________________________________________ 3-¿ Como se llama al primer tratamiento de concentración, que un mineral de Fe recibe.? __________________________________________________________________ 4- ¿ Cual es objetivo principal del proceso de cobbing en seco ( dry cobbing ) ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 5- ¿ Cuales son los dos tipos de equpos , que se pueden utilizar para llevar a cabo el proceso de cobbing en seco ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 6- ¿ Cuales son las ventajas que ofrecen las poleas electromagnéticas, sobre las poleas que usan imanes permanentes? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 7- ¿ Que rango de partículas manejan los tambores magnéticos tipo DFA-10 ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 8- Después de la fase de dry cobbing ¿ Que se hace con el pre concentrado magnético generado en esta fase ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 9- El pre concentrado de la fase de dry cobbing, después de chancado. ¿A que proceso es sometido ? __________________________________________________________________ 10- ¿ Cual es el objetivo principal de la concentración rougher ? __________________________________________________________________ 11- ¿ Que modelo de tambor magnético se utiliza para llevar a cabo la fase de concentración rougher ? 12- ¿ Porqué se utilizan tambores DFA-25 para llevar a cabo la concentración rougher ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 13- ¿ Hay algún beneficio en repasar el concentrado de los DFA-25 de nuevo por un tambor similar ?. Y ¿ Porqué ?
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12.0 Procesamiento de minerales de Fe en húmedo. Normalmente, los pre concentrados sobre 62,0 % Fe son vendidos a empresas, que los reprocesan para generar concentrados por sobre 67,0 % Fe, y preferiblemente 69,0 % Fe. Y para poder llegar a estas leyes es necesario : a- Moler los pre concentrados, para liberar impurezas. b- Procesarlos en húmedo, ya que los molinos descargan el recurso en forma de pulpa. Para procesar los pre concentrados molidos y en forma de pulpa, se utilizan tambores magnéticos en húmedo, como los que se muestran abajo.
Tambores Magnéticos Dobles Los pre concentrados, después de molidos son sometidos a una fase de pre limpieza, a la que muchos procesadores le llaman “ fase rougher “ , y esta es llevada a cabo en tambores en húmedo con estanque tipo contra rotación ( counter roatation )
Tambor magnético con estanque tipo contra rotación. En la fase rougher, en húmedo, se desea recuperar la mayor cantidad de partículas, con Fe, sin importar la ley del concentrado generado; ya que la fracción magnética de ésta fase va a ser limpiada, mas adelante en la planta. Y lo que le interesa, es que en esta fase se recuperen harto Fe, pero descartando ganga sin Fe. El concentrado magnético de la fase rougher, se puede enviar a: 40
1- Una etapa de hidro separación ( separación por la densidad de las partículas, el Fe es más denso que la ganga ) 2- Una etapa de remolienda. 3- Hidro separación y remolienda. A continuación se muestra la fase de hidro separación, básica aunque hay variantes de ésta ).
Fase de Hidro separación El pre concentrado rougher es descargado en un estanque con agua, el cual tiene agua ascendiendo , la cual arrastra las partículas livianas ( ganga con alguna magnetita no liberada ) hacia la superficie, mientras que las pesadas ( magnetita ) y partículas de magnetita con ganga asociada o ocluida, se desplacen hacia el fondo del estanque. Y como resultado, al descartar ganga la ley de Fe del pre concentrado sube. El concentrado pesado ( magnetita ) descargado por el fondo del hidroseparador, se envía a una fase de limpieza final, o finisher , para generar un concentrado final de Fe, con leyes por sobre 67,0 % Fe y más. La fase finisher requiere un alto nivel de selectividad, de modo de rechazar aquellas partículas que contienen más ganga que magnetita. Y la fase finisher se lleva usando tambores magnéticos, con estanque tipo counter current ( también llamados finishers o finishing drums ), como el que se muestra a continuación.
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Tambor con estanque tipo finisher. Para la fase se finisher , se requiere un alto nivel de selectividad , por lo cual : 1- La capacidad de los tambores ( tmph. por pie de tambor ) es baja. 2- Se utilizan pulpas de alimentación muy diluidas ( entre 20 y 25 % de sólidos ). 3- Se utilizan dos o tres tambores , en tandem, y se agrega agua de dilución entre cada tambor. Típicamente, en la etapa finisher se producen concentrados por sobre 68,5 %,0 Fe, pero en algunos casos, cuando no se llega a estas leyes, hay que ir a otros procesos de limpieza , como flotación de sílice después de una fase de remolienda.
Prueba unidad 12 1- ¿ Que hacen las empresas compradoras de pre concentrados con 62,0 Fe, con estos pre concentrados ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 2- ¿ Que es necesario hacer, para procesar concentrados con 62,0% Fe, y llevarlos a leyes de 67,5 % o más ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 3- ¿ Que tipo de estanque es utilizado para la fase de concentración rougher , en una planta procesadora de pre concentrados ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 4- Después de la fase rougher. ¿ Que proceso siguen los procesadores de pre concentrados de Fe ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________
5- ¿ En que se basa el proceso de hidroseparación ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 42
6- Que tipo de partículas salen por la parte superior de los hidroseparadores ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 7- Para la fase finisher ¿ Que tipo de estanque se utilizan ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 8- Además de mucha agua, ¿ Que es lo que más se requiere en la fase finisher ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 9- Las baterías de tambores finisher, ¿ Hasta cuanto tambores pueden tener en tandem ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________
Unidad 13. 13.0 Procesamiento de recursos provenientes de tranques de relaves, y relaves frescos de flotación. Debido a que tanto los relaves frescos y los relaves de tranques de relaves, normalmente son muy finos, - 150 mallas, estos deben ser procesados en húmedo solamente y debido a que las leyes de Fe son bajas, entre 20 y 30 % Fe en forma de magnetita, requieren grandes cantidades de agua para procesarlos. El flowsheet más simple, para procesar estos recursos es el que se muestra a continuación:
Circuito Rougher- Cleaner- Recleaner Como se puede apreciar, el recurso es sometido a una fase rougher, o de desbaste, seguida por una fase cleaner y una recleaner; pero puede ser que se requiera una fase finisher, para llegar a concentrados comerciables. La prueba para el flowsheet mostrado arriba se muestra a continuación.
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Flowsheet- Rougher- Cleaner- Recleaner Para Pruebas En caso de que la prueba mostrada arriba , no resulte, una alternativa a considerar se muestra abajo.
Flowsheet- Rougher- Cleaner- Recleaner- Finisher Para pruebas Como se puede apreciar, lo único que se ha agregado es una fase adicional de limpieza, a baja intensidad. Y esto permitiría descartar más ganga, y subir la ley de Fe del concentrado magnético. Pero puede ser, que la recuperación de Fe,
en peso, disminuya levemente.
Un factor que hay que tener presente, es para procesar relaves se requieren grandes cantidades de agua de proceso, debido a la baja ley de estos recursos, normalmente inferior a 30,0 %. No es lo mismo procesar un recurso con 62,0 % Fe, que un recurso con menos de 30,0 % Fe; y estas grandes necesidades de agua de proceso, pueden hacer que el proyecto no sea rentable, para el cliente. Una alternativa, diseñada para optimizar la ley de los concentrados, al igual que la recuperación de Fe, se muestra a continuación:
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Circuito Rougher- Cleaner-Recleaner- Finisher- Scavenger. Como se puede apreciar en el diagrama de flujo arriba, al circuito RougherCleaner-Recleaner- Finisher, se le ha agregado un tambor para procesar la fracción magnética descargada por los tambores. Este tambor cumple la función de scavenging ( recuperar ) y al este tambor se le llama un scavenger ( recuperador ). Y para la función de scavenging, lo mejor es utilizar con estanque tipo contra rotación. El concentrado magnético generado por el tambor scavenger, se adiciona al concentrado magnético generado por el circuito Rougher-Cleaner-RecleanerFinisher. Y por lo cual es muy fácil de implementar. La planta de Cerro Negro Norte, de la CMP, va a incluir una batería de tambores para operar como scavengers, y de esta manera optimizar la recuperación de unidades de Fe, en forma de magnetita.
Prueba unidad 13 1- ¿ Porqué los relaves antiguos y/o frescos , siempre deben ser procesados en húmedo ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 2- ¿ Cual es el circuito más simple para procesar relaves frescos y/o relaves antiguos. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 3- ¿ Que tipo de campo magnético, se necesita para generar concentrados de alta ley de Fe ?
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