Preparación de minerales.
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MUESTREO DE MINERALES. 1. OBJETIVOS.
Realizar una práctica de muestreo como se hace en la industria minera, manejar técnicas de muestreo para realizar el análisis de un mineral. 2. MARCO TEORICO. 2.1 DEFINICION.- Se denomina así a la obtención de una posible fracción pequeña, lo más representativa posible de un total de mineral que interesa analizar.
Las materias primas tratadas normalmente por cualquier proceso son complejas, tanto física, química como mineralógicamente, mineralógicamente, y altamente variables, variables, aún cuando sean de la misma fuente. Si se pretende, entonces, obtener una muestra, operación que llamaremos muestreo, y su posterior posterior preparación, con fines de evaluar la eficiencia del proceso, realizar experimentación experimentación o control de calidad, se entiende que estas operaciones deben ser realizadas con las mayores precauciones posibles, de modo que la muestra en cuestión, represente lo más fielmente posible al lote de donde proviene. En las las mena menas s mine minera rale les s es difí difíci cill real realiz izar ar un mues muestr treo eo perf perfec ecto to,, debi debido do a la esca escasa sa homogeneidad del mineral y otros factores básicos como Granulometría, Diseminación, Lev del mineral. 2.2 TIPOS DE MUESTREO.- Dependiendo de la manera de realizarlo son: a.- Muestreo al azar : Es aquel en que todas las unidades que componen el material (sólidolíquido) a estudiar, tienen la misma probabilidad de ser tomadas como incremento de la muestra que represente el material. Una de las mayores dificultades en el muestreo al azar es efectuar un verdadero muestreo al azar, por ejemplo si se muestrea una pila de mineral tomando incrementos incrementos de todo el entorno, éste no constituye constituye un verdadero muestreo muestreo debido a que no se ha tenido acceso al interior de la pila.
El muestreo al azar se emplea generalmente cuando hay poca información del material en observación o cuando se controlan productos manufacturados. En la práctica cuando se elige un muestreo al azar, al final se trabaja con un muestreo sistemático, esto porque en el muestreo se desea cubrir todo el material y por ello se requiere subdividirlo en áreas iguales de las cuales se selec seleccio ciona na un increm incremen ento. to. La desvi desviac ación ión están estánda darr del del error error de muest muestreo reo Ss para para un muestreo al azar o sistemático de un material, está dado por. Ss= d s √n
Donde: ds = es la variabilidad verdadera del material expresado como desviación estándar. n = Es en número de incrementos tomados para un muestreo simple.
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b.- Muestreo Sistemático: En este tipo de muestreo los incrementos son colectados a intervalos regulares, en términos de masa , tiempo o espacio definidos de antemano . La primera muestra debe sacarse al tiempo o punto seleccionado al azar dentro del primer intervalo del muestreo.
c.- Muestreo Estratificado : El muestreo estratificado es una importante extensión del muestreo sistemático que involucra la división de una consignación en grupos. Los subgrupos usualmente son muestreados en proporción a sus pesos. Esto es usado particularmente si una consignación está constituida por diferentes materiales los cuales no son fácilmente mezclables o si hay entre ellos una diferencia en las concentraciones o tamaños.
d.- Muestreo en dos etapas : La técnica de muestreo en dos etapas es muy usada para grandes consignaciones de material cuyo valor no justifica un exhaustivo muestreo estratificado. El muestreo en dos etapas consiste primeramente en subdividir una consignación en varias partes, luego se efectúa un muestreo al azar en dos etapas, la primera de ellas consiste en seleccionar al azar las unidades primarias de muestreo y en la segunda etapa se procede a tomar incrementos al azar de dichas unidades seleccionadas. Ejemplo: si una consignación consiste en 20 vagones de ferrocarril que transportan carbón, dicho convoy podrá ser muestreado seleccionando 5 vagones al azar de los cuales 23 se obtendrán los respectivos incrementos también al azar.
e.- Muestreo Secuencial : Se emplea habitualmente esta técnica de muestreo cuando se desea conocer el cumplimiento de un material frente a una prueba específica, expresándose el resultado en términos de defectuoso o no defectuosos. En la literatura se pueden encontrar esquemas de muestreo Secuencial específicos para ciertos materiales, conocidos como planes de muestreo.
2.3 TECNICAS DE MUESTREO.- Se menciona los usados en la presente práctica.
a).- Grab Sampling: En este método las muestras se obtienen mediante una pala u otro dispositivo, de acuerdo a un esquema fijo o aleatorio, desde la superficie del mineral, se aplica en cualquier tipo de mineral a granel, barcos, etc.. Tiene poco uso debido a que tiene un gran error asociado.
Ejemplo: 1).- De la muestra de 400[grs.], se toman pequeñas porciones a distintas posiciones de la masa total.
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2).- Luego, se mezclan las fracciones para constituir la muestra final.
b).- Cono y cuarteo: Consiste en mezclar el material para posteriormente apilarlo a la forma de un cono. Este se aplasta y se divide con una pala o espátula en forma de cruz (4 partes iguales). Se retiran 2 cuartos opuestos y los otros 2 restantes, que forman la nueva muestra, se vuelven a mezclar y el proceso se repite varias veces hasta obtener el tamaño apropiado de muestra.
Ejemplo: 1).- Con la muestra de 400[grs.] se forma un cono, el que se divide en 4 partes, después de aplastarlo;
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2).- De las 4 partes, se descartan 2 opuestas, y las otras 2 pasan a constituir la base de la nueva muestra.
3).- Con la nueva muestra, se forma otro cono, y se repite el procedimiento hasta obtener una muestra de 53[grs.].
c).- Cortador de Riffles: Consiste en un recipiente en forma de V que tiene en sus costados una serie de canales o chutes que descargan alternativamente en 2 bandejas ubicadas en ambos lados del cortador. El material es vaciado en la parte superior y al pasar por el equipo se divide en 2 fracciones de aproximadamente igual tamaño.
Ejemplo: 1).- Se distribuye la muestra de 400[grs.] (homogenizada) uniformemente a lo largo del cortador; de los 2 recipientes que reciben la muestra se descarta uno de ellos.
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2).- El contenido del recipiente que no ha sido descartado, se vuelve a vertir sobre el cortador y se repite el proceso hasta obtener la muestra de tamaño deseado.
3. PROCEDIMIENTO.
Se usaran dos tipos de mineral insoluble (uno de granulometría fina –28 + 48 mallas y el otro de granulometría gruesa + 8 #) y sal común. 1. Preparar 8 muestras de aproximadamente 400 g. cada una. Las muestras serán:
a) 75 % en peso de mineral grueso (cuarzo) y 25 % en peso de sal. Cuatro muestras. b) 75 % de mineral fino (calcita) y 25 % en peso de sal. Cuatro muestras. 2. Vaciar una muestra en el paño roleador y mezclar.
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3. Muestrear por los métodos siguientes (usar una muestra tipo a) y una tipo b) para cada método). ♦
Grab Sampling: Obtenga aproximadamente 50 g de muestra sacando al azar pequeñas porciones de material mediante una cuchara o espátula.
♦
Cono y Cuarteo: Con la muestra en el paño roleador haga un cono, aplaste este y divídalo en 4 partes. Tome 2 cuarteos opuestos que serán la nueva muestra y repita el procedimiento hasta obtener aproximadamente 50 g.
♦
Cortador de rifles: Mezcla la muestra en el paño roleador y vacíela en el cortador de rifles. Asegúrese que la muestra se distribuya uniformemente a lo largo del cortador. Descarte el contenido de una bandeja y repita el procedimiento con la otra hasta obtener aprox. 50 g.
4. Ponga las muestras finales en vaso de precipitado previamente pesados. 5. Disuelva la sal de la muestra usando agua (asegúrese de lograr una disolución total). 6. Seque el residuo y proceda a su pesaje.
4. DATOS.
Para granulometría fina. Técnica de muestreo No. de prueba Masa de sal + calcita (gr) Masa de calcita (gr)
Al azar 1
2
Cono y cuarteo
3
4
1
2
3
Cortador de riffles 4
1 56. 1
2
3
4
50.6
50.7
57.4
32.0 29.2 29.0 30.2 31.8 32.7 32.1 39.0 33.6
31.4
30.2
35.1
53.2 51.0 50.7 50.4 50.0 50.7 53.0 64.1
Para granulometría gruesa. Técnica de muestreo No. de prueba
Al azar 1
2
3
Cono y cuarteo 4
1
2
3
Cortador de riffles 4
1
2
3
4
Masa de sal + cuarzo (gr) 96.1 126.1 124.8 122.5 110.6 104.0 114.7 105.2 378.0 328.4 365.9 356.8 Masa de cuarzo (gr)
84.8
99.5
105.5 101.3
65.8
68.5
85.9
78.4
244.2 241.6 251.6 233.2
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5. CALCULOS. a) Calcule el porcentaje del mineral (grueso o fino) en la muestra.
Para la muestra fina. Técnica de muestreo
Al azar
No. de prueba % de calcita
1
2
Cono y cuarteo
3
4
1
2
3
Cortador de rifles 4
1
60.15 57.25 57.20 59.92 63.60 64.50 60.57 60.84 59.89
2
3
4
62.06
59.57
61.15
Para la muestra gruesa. Técnica de muestreo No. de prueba % de cuarzo
Al azar 1
2
3
Cono y cuarteo 4
1
2
3
Cortador de riffles 4
1
2
3
4
88.24 78.90 84.54 82.69 59.49 65.86 74.89 74.52 64.60 73.57 68.76 65.36
b) Utilizando sus datos, calcule el valor medio y la varianza de los resultados obtenidos con cada método.
Para la muestra fina. Técnica de muestreo
Al azar
Cono y cuarteo
Cortador de riffles
Promedio
58.63
62.38
60.67
Varianza
2.6413
3.8768
1.3270
Técnica de muestreo
Al azar
Cono y cuarteo
Cortador de riffles
Promedio
83.59
68.69
68.07
Varianza
15.1104
55.0259
16.7037
Para la muestra gruesa.
6. CUESTIONARIO.
1. ¿Cuáles son los requisitos para una adecuada operación de toma de muestras y su preparación? 1.- Granulometría máxima del producto muestreado 2.- Tamaño medio de diseminación de los valores 3.- Ley del mineral 4.- Métodos de análisis químicos utilizados 5.- Objetivos del muestreo
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2. Explique los métodos de Royle, Gy y coeficiente de variación para determinar el tamaño óptimo de la muestra. Método de Royle
La cantidad de muestras viene dada por la expresión: Q = 100 x A G Siendo: Q = Peso de seguridad mínimo en gramos de muestra a tomar. A = Peso de mineral expresado en gramos contenido en la partícula más grande. G = Ley en porcentaje. Método de Gy
Es un método que permite calcular el peso de la muestra a tomar, determinando el error cometido en el proceso, para una confianza del 95%. Sin embargo, esta no es la utilidad básica del método de Gy, que ha sido diseñado fundamentalmente para controlar el proceso de reducción de tamaño de las muestras, con aplicaciones como el cálculo de tamaño de muestra. La fórmula de Gy: S2 = k d 3 ( 1 _ 1 ) M S M L
S2 = Varianza relativa del error fundamental del muestreo d = Diámetro máximo de partículas en centímetros (en la práctica se utiliza el valor d95 correspondiente al diámetro que verifica que el 95% de los diámetros son menores que d95 ) d también se llama diámetro nominal. M S = Masa de la muestra en gramos M L = Masa del lote en gramos En los casos M L es mucho menor en comparación con M S. M S = k d 3 S2
Este término es usado como medida de confianza del procedimiento de muestreo. K = Se mide en gr/cm3 y tiene la expresión siguiente: En que: K = c g f l
c = factor de composición mineralógica (gr/cm3) g = Factor de distribución de tamaño (sin dimensión) f = Factor de forma de las partículas (sin dimensión) l = factor de liberación (0
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El factor de composición mineralógica c .
Tiene la expresión siguiente:
c = ( 1 – a L ) (( 1 – aL ) g 1 aL
+
aL.g 2)
Valor aproximadamente igual g 1 si aL es pequeño. aL
aL = Proporción en peso del componente crítico o con valor comercial (mena). g 1 = Peso específico del componente crítico (mena) g 2 = Peso específico de la ganga. El factor de distribución del tamaño g .
Depende de d y d ´ .Se utiliza lo siguiente: 2
˂
d d ´
˂
4
g = 0.50
1
˂
d d ´
˂
2
g = 0.75
d = 1 d ´
g = 1.00
d > 4 d ´
g = 0.25
d ´ es el diámetro de las partículas mínimas, medido en cm. (En partícula se utiliza el d50)
El valor más utilizado es g=0,25 que corresponde a una situación bastante general (el diámetro de la partícula máxima es superior a 4 veces el diámetro de la partícula mínima)
El factor de forma de las partículas f
Está definido por: f = Volumen de la particula d 3
Si se supone que las partículas son aproximadamente esféricas, entonces f=3, 14,159/6. Se recomienda entonces utilizar el factor: f = 0.5
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El factor de liberación l . Sean: d= Tamaño máximo de partícula d1= tamaño de liberación del componente crítico
l=1 l = (d1/d) b
Si d1>d Si d1
Se recomienda utilizar b=1,2 para minerales de cobre y b=1,5 para el oro. El factor de liberación constituye una de las debilidades de la Teoría debido a que no representa bien el caso de leyes bajas (leyes medidas en ppm.) Método del coeficiente de variación
Consiste en calcular el peso aproximado de muestra en función del coeficiente de variación, definido para un colectivo de muestras de un mineral como la relación entre la desviación típica y la media aritmética de las leyes de dicho mineral, es decir: V = 100 . S X prom La tabla proporciona los pesos de las muestras en función del coeficiente de variación para diversos tipos de yacimientos. Distribución del mineral en el depósito Muy regular Regular Irregular Muy Irregular Extraordinariamente irregular
Coeficiente de Variación (%) Hasta 20 20 – 40 40 - 80 80-150 Más de 150
Peso de la muestra (Kg) 0,6 – 0,8 1,8 – 2,4 3,6 -4,8 5,4 – 7,2 7,2 – 9,6
La aplicación de estos métodos o fórmulas presupone que ha habido una campaña de muestreo preliminar a partir de la cual se han podido determinar un cierto número de leyes y parámetros estadísticos. En la práctica, con bastante frecuencia, la libertad para tomar la cantidad óptima de muestra deducida de las formulas descritas, está limitada por diversas circunstancias (costes, método de muestreo, equipos toma muestras, accesibilidad del punto de toma de la muestra, etc.) que condicionan severamente la cantidad de muestra que se puede obtener.
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3. Defina los siguientes términos: Lote, porción, muestra primaria, muestra alterada y muestra replicada. Lote: Es la cantidad definida de mineral, cuya calidad se presume uniforme.
Porción: Es la parte individual, identificable y discreta de material tomada de un lote en forma de muestra en una sola operación y que puede ser considerada, examinada y ensayada individualmente o de forma combinada. Muestra primaria: Es una porción que se toma del lote para análisis o almacenamiento. Se denomina muestra primaria bruta cuando esta constituida por incremento y muestra primaria compuesta si esta constituida por la mezcla de varios incrementos. Muestra alterada: Son muestras que al ser tomadas han sufrido alteración de su estructura física. Muestra replicada: Se denomina así, a muestras primarias independientes recogidas por el mismo procedimiento y lo mas próximas posible en tiempo y espacio. Al considerarlas idénticas sirven para indicar la precisión conjunta del proceso analítico o para guardar muestras testigo.
4. ¿Cuáles son las etapas del diseño del plan de tomas de muestreo? El proceso de preparación de muestras minerales requiere de las siguientes consideraciones: 1. Objetivo del muestreo. 2. Población a muestrear 3. Datos a recolectar 4. Manera de recolectar los datos 5. Grado de precisión deseado 6. Método de medida. 7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
Se evidencia en los resultados de muestra fina un menor porcentaje al deseado de 75% de mineral dado que esto se repite en las tres pruebas se puede llegar a una conclusión posible, el error se debe muy probablemente debido a que el mineral muestreado contenía compuestos solubles que se filtraron junto a el agua y la sal. Se evidencia en los resultados de muestra gruesa un porcentaje encontrado que varia demasiado entre las tres pruebas sin acercarse al 75% el error puede deberse a errores aleatorios o a errores de procedimiento. Se debe aclarar que en muestreo de grano grueso se utilizo una malla +10 ya que no se tenia a disposición la malla +8, esto se tiene que considerar como un error sistemático ya que puede haber causado el error en el porcentaje de mineral encontrado. Dados los resultados y haciendo las consideraciones necesarias se concluye un nivel medio en el éxito del laboratorio atribuyendo las fallas a errores aleatorios y sistemáticos.
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8. BIBLIOGRAFIA.
Introducción al muestreo minero (Marco Antonio Alfaro Sironvalle) “Operaciones mecánicas” Apunte para alumnos de Ingeniería Metalúrgica (Hugo Cárcamo) Manual de Evaluación de Yacimientos Minerales (Enrique Orche García) Preparación Mecánica de Minerales (Jaime Tapia Quezada)
