Etapas en el beneficio de minerales: trituración, molienda, decantación y flotación. Significado de mena y ganga
Conceptos Básicos Un yacimiento puede ser descrito brevemente como una acumulación de mineral en una cantidad tal que pueda ser extraído económicamente.
Clasificación (de acuerdo a la naturaleza naturaleza del mineral valioso que contienen)
» Yacimientos nativos
El metal está en forma natural, ej. Au, Pt
» Yacimientos sulfurosos
El metal está en forma de sulfuros
» Yacimientos oxidados
» Yacimientos complejos
El metal se presenta en forma de óxidos Contienen cantidades rentables de más de un mineral valioso. Ej: galena y esfalerita
El objeto de la concentración de minerales
Mineral de la mina está constituido de minerales valiosos, no valiosos y ganga, que vienen en forma conjunta. El procesamiento o la concentración de minerales es la etapa siguiente a la explotación en interior mina y su tarea es preparar el mineral de la mina para extraer el mineral valioso. Consiste en un proceso de separación entre las partes con valor (mena) y las sin valor (ganga). Reduce considerablemente la cantidad de material que debe ser manipulada en las plantas, así como la cantidad de energía y reactivos para producir el metal puro en procesos siguientes.
Flujograma de tratamiento para la concentración de Minerales.
Los objetivos de los procesos de trituración y molienda son tres: a) Liberación del mineral valioso de la ganga antes de las operaciones de concentración. b) Incrementar la superficie especifica de las partículas, por ejemplo, para acelerar la velocidad de reacción en los procesos de lixiviación, flotación, etc. c) Producir partículas de mineral o cualquier otro material de tamaño y forma definidos, las cuales pueden ser: •
•
Partículas libres, son aquellas que están constituidas por una sola fase mineralógica, ya sea mineral valioso o ganga. Partículas mixtas, son aquellas que están constituidas por dos o mas fases mineralógicas.
Trituración
Por lo general se realiza en seco
Por impacto, la fragmentación se produce debido a un golpe instantáneo y seco de un material sólido duro sobre la partícula de roca o mineral, o por golpe de la partícula contra el sólido duro, o finalmente por golpes o choques entre partículas.
Trituración
Por atrición, las partículas se desmenuzan debido a fuerzas de fricción que se generan entre dos superficies duras o entre partículas. Como resultado se producen partículas bastante pequeñas o también grandes.
Por corte, la fragmentación se produce debido a una fuerza cortante.
Por compresión, la fragmentación se produce por acción de una fuerza de compresión generada entre dos superficies duras.
Molienda
o Por lo general se realiza cuando el material está en una pulpa con agua.
o La molienda es la reducción de tamaño de las partículas relativamente gruesas dejadas por la trituración.
Concentración Gravimétrica
o
Los métodos de separación gravimétrica se usan para tratar una gran variedad de minerales, que varían desde los sulfuros pesados como la galena (peso específico 7,5) hasta el carbón (p.e. 1,3), y tamaños de partículas en algunos casos por debajo de 50 mm.
o
Este método declinó en importancia debido al desarrollo de los procesos de flotación.
o
Son preferidos, pues los costos de operación son menores.
Flotación o La flotación es hoy el método más importante de concentración mecánica. o Patentado en 1906 o Ha permitido la explotación de yacimientos complejos y de bajo contenido, los cuales habrían sido dejados como marginales sin la ayuda de la flotación. o Es un proceso de gravedad modificado en el que el mineral metálico finamente triturado se mezcla con un líquido. El metal o compuesto metálico suele flotar, mientras que la ganga se va al fondo. En algunos casos ocurre lo contrario. o Se emplean aceites u otros agentes tenso activos para ayudar a flotar al metal o a la ganga.
Principios de Flotación
Propiedad hidrofílica e hidrofóbica de los minerales
La flotación es un proceso físico-químico de separación de minerales o compuestos finamente molidos, basados en las propiedades superficiales de los minerales (mojabilidad), que hace que un mineral o varios se queden en una fase o pasen a otra. Las propiedades superficiales pueden ser modificadas a voluntad con ayuda de reactivos. El proceso de flotación se basa en las propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas de los minerales. Se trata fundamentalmente de un fenómeno de comportamiento de sólidos frente al agua Los metales nativos, sulfuros o especies como el grafito, carbón bituminoso, talco y otros son poco mojables por el agua y se llaman minerales hoidrofóbicos. Por otra parte, los sulfatos, carbonatos, fosfatos, etc. Son hidrofílicos o sea mojables por el agua.
Tipos de flotación
FLOTACIÓN NO SELECTIVA DE ACEITE Técnica desarrollada en 1860, consistía en mezclar la mena molida con aceite y posteriormente con agua, de tal manera que las partículas del mineral sulfuroso, por sus propiedades superficiales hidrófobas, quedaban retenidas en la fase aceitosa y aquellas partículas que se mojaban en el agua se quedaban en la fase acuosa, de modo que al final del proceso, flotaba una capa de aceite sobre la pulpa, la cual contenía las partículas de mineral sulfuroso que eran separados por decantación y se separaba del aceite por filtración.
FLOTACIÓN DE PELÍCULA En esta técnica, el mineral finamente molido era esparcido cuidadosamente sobre la superficie libre del agua, de modo que las partículas de sulfuro, que se caracterizan por tener propiedades hidrófobas, sobrenadaban en la superficie del agua, formando una delgada película que era removida por medio de algún mecanismo; en cambio la ganga se mojaba y sedimentaba en el fondo del recipiente de agua.
Estas dos técnicas no tuvieron éxito en su aplicación en la industria por lo que en la actualidad ya no se las usa.
FLOTACIÓN DE ESPUMA Con la flotación de espuma la separación se la realiza gracias a la adhesión selectiva de partículas hidrófobas a pequeñas burbujas de gas (aire) que son inyectadas al interior de la pulpa. El conjunto partícula-burbuja asciende a la superficie formando una espuma mineralizada, la cual es removida por medio de paletas giratorias o simplemente por rebalse. Las propiedades superficiales de las partículas y las características del medio pueden ser reguladas con ayuda de reactivos.
FLOTACIÓN DE IONES Con ayuda de reactivos de flotación se precipitan los iones y luego éstos son flotados como en el caso de la flotación de espuma.
FLOTACIÓN DE ESPUMA o
Es la técnica que más se emplea en la concentración de minerales.
o
Se basa en la repelencia natural o inducida de los minerales al agua (hidrofobicidad).
Principales reactivos usados en la flotación de espuma
COLECTOR Compuesto orgánico heteropolar que se absorbe selectivamente sobre la superficie de las partículas, haciendo que estas se vuelvan hidrófobas (aerófilas). Ejemplo: xantatos que se utilizan en la flotación de sulfuros. Una cantidad excesiva de colector haría que flotarán incluso los materiales no deseados (piritas y rocas) o los sulfuros que deberían flotar en circuitos siguientes.
ACTIVADOR Compuesto inorgánico que modifica selectivamente la superficie de las partículas para permitir que el colector se absorba sobre éstas. Ejemplo: sulfato de cobre, que se utiliza en la activación de algunos sulfuros, como la antimonita.
DEPRESOR Compuesto inorgánico que modifica la superficie de las partículas volviéndolas hidrófilas o inhibe la absorción del colector. Ejemplo: sulfato de zinc, usado en la depresión de esfalerita.
REGULADOR DE pH Cada sulfuro tiene su propio pH de flotación, donde puede flotar mejor. Esta propiedad varía según el mineral y su procedencia. Los reguladores de pH tienen la misión de dar a cada pulpa el pH más adecuado para una flotación óptima.
ESPUMANTE Son reactivos tenso activos, que modifican la tensión superficial del agua y que producen una espuma estable. Ejemplo: Aceite de pino. Una espuma consiste de un gas disperso en un líquido en una relación tal que la densidad aparente de la mezcla se aproxima más a la densidad del gas que a la del líquido. Los productos más usados como espumante son: aceite de pino, ácido cresílico.
Tipos de flotación de espuma
FLOTACIÓN DIRECTA La flotación directa es aquella en la que el mineral valioso sale en la espuma y la ganga se queda en el non-float.
FLOTACIÓN INVERSA En este tipo de flotación el mineral valioso se queda como non-float y la ganga es la que flota.
FLOTACIÓN COLECTIVA Se dice flotación colectiva en el caso de que todos los minerales valiosos y de un solo tipo mineralógico (por ejemplo: sulfuros) salen en la espuma.
FLOTACIÓN SELECTIVA O DIFERENCIAL Como su nombre indica la flotación es selectiva, se flota un solo mineral a la vez en cada etapa.
