UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINERA, METALÚRGICA Y GEOGRÁFICA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA CURSO: CONCENTRACIÓN Y FLOTACIÓN DE MINERALES PROFESOR: ING. ANGEL AZAÑERO ORTIZ
DIAGRAMAS DIAGRAMAS DE FLUJO DE FLOTACION Los diagramas de flujo están identificados identificados por un separador o por una una unión: ! R
* '()&(
"#P$R$%&R
Las separaciones separaciones en el procesamiento procesamiento de minerales nunca son perfectas, perfectas, una parte del producto producto valioso valioso va va al relave, relave, estéril o ganga ganga y una parte parte del la ganga ganga va con el el producto producto valioso. valioso. Para cuantifica cuantificarr adecuadamen adecuadamente te el alcance de la separación separación se considera dos dos parámetros: Recuperación y Ley. La recuperación mide la eficacia con la que el separador ha etra!do los valores contenidos en el flujo de alimentación: R (%)
Valor metálico en el flujo del producto =
valor metálico en el flujo de alimentación
x 100
La ley o grado es una medida de la calidad de cualquier flujo de mineral o pulpa. (%)
Peso del componente valioso =
Peso del componente valioso y ganga
x 100
La ley se epresa en " para valores metálicos en minerales# el oro y plata se epresa en on$as por tonelada corta y cuando están en forma metálica la pure$a de los metales preciosos se epresa en partes por mil %ppm&. La definición de ley y recuperación es universal y puede aplicarse a un proceso metal'rgico ó a un mineral, se de(e tener cuidado al interpretar la ley, cuando se trata de un mineral metálico, metálico, las leyes o ensayes ensayes qu!micos se epresan como un " del metal, en el mineral, dando dando como resultado que la ley no puede puede ser mayor mayor que la composición estequiométrica del mineral )*+R+-+ ) /L012 P+R+ L PR234+-*562 ) -*5R+L4 P2R /L26+3*25
1
)ng7 $ngel $8a9ero &rti8 '(.".
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Ejemplo: 0n mineral mineral tiene 7" de plomo y el plomo está está como especie especie mineral mineral de galena# galena# la galena tiene 89.9" de plomo como máimo, ésta será la ley máima que alcan$ará el concentrado de plomo, si es que hu(iera en el concentrado, galena pura, sin contaminantes. s usual usual escuch escuchar ar que que la ley y la recupe recuperac ración ión repres represent entan an un interc intercam( am(io io de (eneficios al procesar un mineral, una puede o(tenerse a epensas de la otra# para evitar esto, la concentración se lleva a ca(o en etapas.
PROPIEDADES DE LOS MINERALES Los minera minerales les a conce concentr ntrar ar o separa separarr de(en de(en ser sufici suficient enteme emente nte difere diferente ntes s en alguna propiedad detecta(le para que se pueda reali$ar la separación, el equipo o dispositivo sensor de(e producir una seal eléctrica (asada en esta propiedad, se puede usar una amplia gama de propiedades de los minerales en la selección o separación, por ejemplo:
Propiedades del Mineral *.;
E!ipo de De"e##i$n
2ptica <.
Reflectancia
/otomultiplicador
=.
/otométrica
>
?.
6ransparencia
>
@.
/luorescencia
>
5atural
>
*nducido
>
7. *nfrarroja **;
***;
+nali$ador *nfrarrojo
Rayos A /luorescencia %visi(le&
/otomultiplicador
/luorescencia %rayos &
3ontador de centelleo
3onductividad Bajo voltaje
Resistencia
+lto voltaje
*nducción eléctrica
*C;
-agnetismo
C;
Radiactividad
)etección del tipo de corriente parásita.
5atural
3ontador de centelleo
*nducida
y anali$ador de altura de pulsación
:
SELECCI%N & ESCOGIDO MANUAL l escogido manual de un mineral como método de concentración se practica desde las primeras operaciones de miner!a, la separación se hacia a mano después de la inspección visual y de la apreciación del valor de cada part!cula. l escogido a mano en el Per' espec!ficamente en el sector minero se le conoce como Pallaqueo. La selección manual se práctica todav!a en donde los costos de mano de o(ra son relativamente (ajos o donde el mineral no es apto para emplear otras técnicas de concentración o preconcentración. l sistema sensori sensorial al humano es muy complejo complejo pero eficiente# eficiente# una persona persona puede apreciar simultáneamente: 3olor, lustre, forma y tetura, y otros factores adquiridos a través de la eperiencia para distinguir entre los valores metálicos y el material estéril, por el contrario, los detectores mecánicos, mecánicos, aprecian una sola propiedad. +ctualmente la selección sigue los mismos procedimientos pero se dispone de una variedad de dispositivos de detección y la separación es generalmente mecánica.
Apli#a#iones Las máquinas selectoras más usadas se clasifican en ópticas y fotométricas, las de rayos , conductividad y las magnéticas, han encontrado aplicación limitada. Las concentradoras fotométricas se están empleando para separar magnesita de serpentina y talco, se aplica en separación de cuar$o (lanco del del mineral de cuarcita de diversos colores. colores. La schelita se se detecta por por su fluorescencia fluorescencia a la lu$ ultravioleta, efectuándose as! su separación, el as(esto se separa usando radiación infrarroja. La sele selecc cció ión n radi radiom omét étri rica ca es 'til 'til para para prec precon once cent ntra rarr mine minera rale les s de uran uranio io y la conductividad para minerales de hierro y co(re nativo.
Separa#i$n del Mineral 'alioso de s! Gan(a Para Para ser separa separa(le (le,, las espec especies ies minera minerales les en un minera minerall de(e de(e satisf satisface acerr los requerimientos de >li(eración> tamao y detecta(ilidad, la separación de(e aplicarse tan pronto como se haya logrado suficiente li(eración, mientras más grande sea el tamao de las part!culas que se puede separar mayor será el aprovechamiento de la selección.
Con#en"ra#i$n Gra)im*"ri#a s el méto método do de sepa separa raci ción ón de
gran granos os miner mineral ales es de dife difere rent ntes es grav graved edad ades es
espec!ficas en ra$ón de sus diferencias de respuesta al movimiento cuando act'an so(re ellos la gravedad yDo alguna o más m ás fuer$as.
;
La otra fuer$a utili$ada utili$ada es la resistencia resistencia a la penetración penetración hacia a(ajo presentada presentada por un medio que tiene propiedades fluidas que puede ser un gas, mayormente el aire o el agua u otro l!quido l!quido homogéneo homogéneo o una me$cla me$cla mecánica mecánica de un fluido y un sólido pulveri$ado en suspensión. n todos los procesos gravimétricos eiste tam(ién un elemento de separación por tama tamao os# s# no es la dife difere renc ncia ia de las las grav graved edad ades es espe espec! c!fi fica cas s la que que caus causa a las las diferencias de los movimientos de las part!culas, sino las diferencias en sus pesos en el medio, por ésta ra$ón una part!cula con una alta gravedad espec!fica y de tamao pequeo tendrá el mismo movimiento en un medio fluido que otra de más (aja (aja grav graved edad ad espe espec! c!fi fica ca y de tama tamao o más más gran grande de,, por por eso eso ya que que toda todas s las las me$clas de minerales tienen un amplio rango de tamao, es necesario, si se va a efectuar la separación, reali$ar el control por tamaos para que los movimientos de las las
part part!c !cul ulas as
de
dife difere rent ntes es
grav graved edad ades es
espe espec! c!fi fica cas s
sean sean
efec efecti tiva vame ment nte e
diferencia(les.
Minerales !e son S!s#ep"i+les S!s#ep"i+les al Tra"amien"o por por Gra)ime"r,a 4on
aquellos en los los
cuales les los los
minerales
valio liosos
y la ganga
difi ifieren
aprecia(lemente en sus gravedades espec!ficas, ejemplo: cuar$o o cualquier otra roca matri$ de .. .. =.9 a ?.E y un mineral sulfuroso de .. @.E a F.7.
Cri"erio de Con#en"ra#i$n l criterio importante en la determinación de cual y que clase de separación es posi posi(l (le e en un caso caso part partic icul ular ar,, es la grav graved edad ad espe espec! c!fi fica ca de los los mine minera rale les, s, la graved gravedad ad espec! espec!fic fica a y la viscos viscosida idad d del del medio medio separa separador dor y el medio medio mecáni mecánico co disponi(le a utili$arse., los dos primeros criterios pueden com(inarse en la relación:
*7*7 =
("4 − R ) (" − R )
)onde, R es la .. del medio y 4G y 4L son las gravedades espec!ficas de los mine minera rale les s más más pesa pesado dos s y más más lige ligero ros s resp respec ectiv tivam amen ente te## 3.3. 3.3. es el crit criter erio io de concen concentra tració ción n de 6aggar 6aggart, t, despre desprecia ciand ndo o la viscos viscosida idad d del fluido fluido y los medios medios mec mecánic ánico os a emple mplea arse, rse, se pued puede e esta esta(l (le ecer cer que que cua cuando ndo el crit crite erio rio de concentración es negativo o positivo en una cifra mayor a =.7 la separación es fácil a todo tamao, en materiales más finos la separación a <.F7 es fácil, de(ajo de malla 97 ó
<
tamaos grandes por ejemplo gravas, de(ajo del valor de <.=7 las separaciones gravimétricas sin modificación de peso no son posi(les.
M*"odos de Con#en"ra#i$n Basado en el tipo del medio m edio utili$ado para la separación, se resume asi: <. Lechos: Lechos: 6enemos 6enemos al al 1ig, 1ig, mesa mesa gravi gravimétrica métrica,, cuna, cuna, fajas. fajas. canaleta canaletas s o sluices. sluices. =. Lodos Lodos:: conos conos o hidroc hidrocicl iclone ones, s, ?. L!quidos. L!quidos.;; 4inH an float float en soluc soluciones iones y l!quidos l!quidos pesado pesados s l agua se utili$a como fluido casi en todos los procesos anteriores, el gas como el aire tam(ién pueden rempla$ar al agua en donde es escasa en el 1ig y mesa.
Mesa Gra)im*"ri#a s un medio mecánico sencillo para separar dos o más materiales con distinto peso espe espec! c!fi fico co,, form formad ado o por por una una mesa mesa o plat plataf afor orma ma cons constr trui uida da de made madera ra con con recu(rimiento de je(e, so(re la cual va fijada una serie de listones o estr!as de madera, el diseo de la plataforma y la disposición de las estr!as puede ser variado y en algunos casos como en el caso de la mesa mesa de fangos Golman, va sin estr!as. n un etremo de la plataforma se encuentra el vi(rador o ca(e$al que imparte un movimiento rec!proco a la mesa en el plano hori$ontal, la ecéntrica que produce este movimiento movimiento esta diseada diseada de modo que o(liga o(liga al material depositado depositado so(re la plataf plataform orma a a efectu efectuar ar un avance avance progre progresiv sivo, o, el mismo mismo movimi movimient ento o impart imparte e una acción sedimentadora que estratifica el material tratado de acuerdo a su peso. -esa para minerales de granulometr!a gruesa, esta diseada para tratar productos gruesos desde aproimadamente ? mm hasta malla =EE. -esa para para minerales de granulometr!a granulometr!a fina: 6rata minerales minerales menores a =EE m.
Opera#i$n de la Mesa de Sa#!didas La mesa vi(ratoria cuya superficie rectangular inclinada, seg'n una diagonal en la que en el vértice más alto se introduce la suspensión del mineral con =7" de sólidos, gracias a un movimiento de vaivén de =EE a ?EE sacudidas por minuto que se da a la superficie superficie,, el mineral mineral avan$a hacia hacia el vértice opuesto opuesto en diagonal diagonal al de alimentación, siendo retardado este movimiento por la presencia en la superficie de las mesas de unos listones, perpendicularmente a estos listones se hace llegar una corriente de agua a la mesa mediante un depósito adecuado. Las part!culas pesadas tienen tendencia a quedarse retenidas por los listones y avan$an utili$ándolos como gu!as, en el sentido del movimiento de vaivén.
=
Las part!culas ligeras, ligeras, ayudadas por la corriente lateral de de agua, saltan los listones, as! se consiguen dos direcciones claras de movimiento con las que se pueden tener dos productos# un concentrado en densos o pesados y otro concentrado en ligeros, eviden evidentem tement ente, e, es posi( posi(le le o(ten o(tener er tam(ié tam(ién n una corriente corriente de mitos mitos que en la mayor!a de los casos se recirculará a la alimentación. +demás del agua incorporada en la pulpa, so(re la mesa circula agua limpia para el lavado general del concentrado. La mesa esta inclinada en el punto de alimentación hacia el (orde de descarga, o(teniéndose el ángulo correcto por medio de una manivela. 0na alimentación gruesa requiere una carrera larga y velocidad más lenta y una alimentación fina necesita una carrera corta y mayor velocidad, la carrera se regula por medio de la manivela en el vi(rador o ca(e$al. iste mesas mesas de plataforma plataforma simple, d'ple , triple, y la mesa Iifley n'mero
MESA GRA'IMETRICA
Espiral -!mpre. s un canal con una sección transversal de media caa, que forma en el espacio un to(ogán en el espiral por el que se hace descender la suspensión acuosa del mineral %=E;@E" de sólidos& que se desea concentrar, el diámetro eterior del espiral es de unos unos sese sesent nta a cent cent!m !met etro ros s y el anch ancho o del del cana canall de unos unos veint eintic icin inco co cent!metros# el canal tiene cinco vueltas para minerales metálicos y tres vueltas cuando el espiral se usa como limpiadores en este caso son de menor diámetro aproimadamente
.
>
n teor!a el espiral Gumprey se considera que al alimentarse una pulpa y agua adicional en el (orde superior del espiral y dejársele correr a través del él, conforme avan avan$a $a cada cada part part!c !cul ula a esta esta suje sujeta ta a la fuer fuer$a $a cent centri rifu fuga ga tang tangen enci cial al al cana canall y direct directame amente nte propor proporcio cional nal al cuadra cuadrado do de la veloc velocida idad d del del flujo flujo e invers inversame amente nte proporcional al radio al cual esta locali$ada la part!cula de acuerdo a:
*
.V + =
gr
3 J /uer$a centrifuga, gm. - J -asa, gm. C J Celocidad periférica cmDseg. r J radio, cm. g J aceleración aceleración de la la gravedad. gravedad. K8< K8< cm.Dseg= 3onforme la fuer$a centr!fuga acumula agua hacia el (orde del espiral, el flujo de pulpa alcan$a un equili(rio entre la fuer$a centr!fuga hacia fuera y la gravedad hacia a(ajo, los diversos flujos y fuer$as se com(inan, para as! clasificar y concentrar las part!c part!cula ulas s suspe suspendi ndidas das en la corrie corriente nte descen descenden dente, te, las part!c part!cula ulas s pesada pesadas s se acumulan en el sector de menor diámetro del canal formando una (anda de mineral pesado que será el concentrado a ser reci(ido en orificios apropiados, mientras las part!culas mas livianas van hacia el lado opuesto, viajando rápidamente con el agua. Para las part!culas de (aja densidad que no son completamente arrastrados, agua adicional de lavado se agrega para completar la separación, el ajuste de cantidad y dirección de esta agua es hecho con pequeos desviadores de agua es el 'nico control para producir el grado de concentrado deseado. n los diferentes sumideros se o(tiene: de los primeros un concentrado en densos, de los intermedios, unos mitos que en general suele recircularse y al final, uno estéril o ganga.
Apli#a#iones 4e puede aplicar a una serie de minerales valiosos y su ganga que tenga una diferencia de densidad de < a = grDcm ? y esta diferencia tiene que ser mayor para productos más densos.
?
ESPIRAL -UMPRE&
@
In"rod!##i$n al /alan#e Me"al0r(i#o Para Para calc calcul ular ar (ala (alanc nces es meta metal' l'rg rgic icos os es nece necesa sari rio o tene tenerr cono conoci cimi mien ento to de los los siguientes conceptos: <. 3ontenido 3ontenido metálico metálico.; .; 4e define como el producto producto del del peso de la muestra por por su ley: 3.-. J P L =. Ley prome promedio dio es el resulta resultado do de la suma suma de los conteni contenidos dos metáli metálicos cos entre entre la suma de los pesos:
*ontenido =
peso
?. )istri(uci )istri(ución.; ón.; s s la relació relación n en " de de cada cada contenid contenido o
=
*ontenido ∑contenidos
x 100 100
Ejemplo 1 4e tiene cuatro lotes de mineral cuyos pesos aparecen en seguida conjuntamente con los ensayos qu!micos, reportados por el la(oratorio, determinar la ley del compósito y la distri(ución del plomo:
M!es"ra
Peso Ton2 3
Le. 3 P+
Con"2 Me"4li#o Dis"ri+!#i$n 3 P+ P+
+
?=.K@
=<.F
@.?E
<.@=
<7.7E
B
7=.F@
[email protected]
7.FE
?.E<
?=.8E
3
7=.F@
[email protected]
F.=E
?.8E
@<.@E
9.KE 9.E?
E.K? K.<9
)
n el (alance metal'rgico anterior se aclaran varios conceptos, uno de ellos muy importante es el de distri(ución en el cual se entiende que el <7.7E" de plomo
10
contenido en todos los lotes de mineral, corresponde a la muestra +, el ?=.8" a la muestra B, el @<.@" a la muestra 3 y el
Ejemplo 5 0na planta concentradora produce <=E 6P) de concentrado con una ley de 9=" de plomo, el relave tiene una ley de =" de P( y pesa 88E 6P), calcular la recuperación y el radio de concentración:
/alan#e Me"al0r(i#o Prod!#"o
Peso TMS 3
Le. 3 P+
C2M2 P+
Dis"ri+!#i$n 3 P+
3onc. P(.
<=E
<=.E
9=.E
F@.@E
8E.8F
Rel. ral 3a(. 3alc.
88E
88.E
=.E K.=
3álculos 3ontenido metálico J <=E 9=D
istriAuci ón
>;7; =
@+70
x 100
Radio de concentración B
?07?>
=
1000 1+0
?7::
=
4ignif 4ignifica ica que que se requie requieren ren 8.?? 8.?? tonela toneladas das de minera minerall crudo crudo para para o(tene o(tenerr una tonelada de concentrado.
3iudad 0niversitaria, -ar$o del del =EEK
11
/i+lio(ra6ia <.; 1.L. 2tero de la andara >2peraciones de 4eparación en -etalurgia tractiva>, Pag. 9< ; 9?. =.; lmer +. Pea. >3on >3once cent ntra raci ción ón de 4ulf 4ulfur uros os de /ier /ierro ro con spi spira rale les, s, Gump Gumphr hrey eys s en la 3oncentradora ; Paragsha ; 3erro Pasco> ; 6he Gumphreys 4piral for 3oncentration of -inerals> ; )enver -ineral 1igs>. )enver 3olorado 8E=Gand(ooH of -ineral )ressing> 1ohn iley y 4ons *nc. -ineral Processing /loIsheets> )enver ; 3olorado -3-A** F.; 2scar -edina Beltrán >3oncentración ravimétrica de -inerales> 8.; leeson, .. and -arch -.1. >hy the Gumphreys 4piral orHs> ; *ntroducción al Procesamiento de -inerales> 3apitulo 2nce, Pág. =97 ; =FE.
1+
