ANTOFAGA ANTOFAGASTA STA - CHILE CHILE INSTITUTO CARCOP
Leda Hidalgo Vilca Antofagasta, 10 de Junio del 2006
CAPITULO 1. METALURGIA METALURGIA EXTRACTIVA 1.1 Concept C oncepto o
La metalurgia extractiva es la rama de la metalurgia que partiendo de las menas menas minerales minerales o de de material materiales es de recicla reciclado, do, que que son sus sus materias primas, estudia como transformarlos en metales, que son sus productos finales. Esta se puede definir como la parte de la metalurgia que estudia los métodos métodos químicos químicos necesar necesarios ios para para tratar tratar una mena mena mineral mineral o un mineral que se va a reciclar de tal forma que se pueda obtener, a partir de cualquiera de ellos, el metal, más o menos puro, o algunos de sus componentes. 1.2 Divis Di vis ión de la la Met Metalurg lurg ia E xtractiva xtractiva
La metalurgia extractiva cae dentro de uno de estos dos grupos: Operaciones de vía seca o de vía húmeda. A las primeras se les pirometalúrgicas y a las conoce, de forma general como operaciones pirometalúrgicas segundas como operaciones hidrometalúrgicas . Las operaciones de vía seca se realizan a altas temperaturas entre productos en estado sólido, líquido o gaseoso, mientras que las operaciones de vía húmeda se realizan a través de reacciones en fase acuosa y a bajas temperaturas. En el siguiente cuadro se muestran algunos minerales de cobre (sulfurados y óxidos) y alguna de sus asociaciones. Miner Mi nera ales S ulfur ados ados Miner Mi nera ales Ox O x i dados dados
CuFeS2: Cal Calco copir pirita ita
Cu2O: Cupr Cuprit itaa
Cu5FeS4: Born Bornit itaa
CuO: CuO: Teno Tenorit ritaa Cu3AsS4: Enar Enargi gita ta
Cu2S: Ca Calco lcosin sinaa CuS: CuS: Cove Covelin linaa FeS2: Piri Piritta PbS: PbS: Ga Gale lena na ZnS: ZnS: Ble Blend ndaa
Cu(OH)2 * 2CuCO3: Azurita Cu(OH)2 * CuCO3: Malaquita
CAPITULO 2. PREPARACIÓN MECÁNICA DE MINERALES El procesamiento de minerales, o mineralurgia, es la etapa posterior a la extracción de la mena mineral desde la mina, y prepara el material para la extracción de los metales valiosos. Así las dos operaciones fundamentales de la mineralurgia son: la liberación del mineral valioso de su ganga, y la separación de éstos desde la ganga.
Las más usuales y tradicionales son: Conminución (reducción de tamaño); Clasificación (separación de partículas por tamaños). 2.1 R educción de Tamaño o Conminución
2.1.1 Objetivo La operación de reducción de tamaño (conminución) consiste en la producción de partículas de menor masa a partir de trozos mayores, para ello es necesario provocar la fractura o quebrantamiento de las mismas, mediante la aplicación de presiones.
El objetivo es preparar al sólido para la posterior extracción de los elementos valiosos contenidos en la mena. Puede llevarse a cabo usando varias etapas de chancado ( y de molienda). 2.1.2 Mecanismos de Fractura Los tipos de mecanismos por los cuales se reduce el tamaño de partícula por los procesos de trituración y molienda son: • Compresión: La aplicación de estos esfuerzos es lenta, se produce en maquinas de chancado en que hay una superficie fija y otra móvil. Da origen a particulas finas y gruesas. La cantidad de finos se puede reducir, disminuyendo el area de contacto, usando superficies corrugadas.
• Impacto: Es la aplicación de un esfuerzo en forma instantánea, y así la partícula absorbe mças energía que la necesaria para romperse. El producto es a menudo muy similar en tamaño y forma al obtenido por comprensión.
• Desgaste: Produce gran cantidad de finos y, generalmente, no es deseable. Se debe principalmente a interacción partículapartícula.
2.2 E quipos de R educción de Tamaño
Las primeras etapas de conminución se realizan para facilitar el manejo del material proveniente de la mina y luego, en sucesivas etapas de chancado y molienda, para separar el mineral de la ganga.
Equipos de trituración: Chancadores
Equipos de moliendas
La decisión en cuanto a que tipo de chancador utilizar, dependerá del tipo de material y aplicación que se quiera dar al material. Los chancadores son clasificados de acuerdo al tamaño del material tratado, con subdivisiones en cada tamaño y de acuerdo a las formas de aplicación de fuerzas. En general, el chancado puede dividirse en chancado grueso y fino: • Chancado grueso ↔ Chancador primario • Chancado fino ↔ Chancador Secundario y Terciario.
Etapa
Trituración ( 100 cm-0.5 cm )
Sub-etapa
Rango Tamaño
Primaria
100 cm-10 cm
Secundaria
10 cm-1cm (4"-3/8")
Terciaria
Molienda ( 10 cm - 10 μm )
Consumo Energía Kwh/ton 0.35
Equipo Trituradora Mandíbula y Giratoria
0.3 - 3 Trituradora Cono
Primaria
1cm-0.5cm (3/8"-1/4") 10 mm - 1 mm
3-6
Molino de Barras
Secundaria
1mm – 100μm
10
Molino de Bolas
Terciaria
100μm –10μm
10 - 30
Molino de Bolas
2.2.1 Chancador Primario Descripción del Proceso de Chancado Primario
Es una máquina donde se realiza la reducción de tamaño del mineral con el material proveniente de la mina (1 – 1,5 m) y su principal objetivo es reducir el tamaño del material hasta unos 10 a 20 cm, de modo de facilitar su transporte desde la mina misma, donde se realiza, hasta el lugar de proceso, donde se almacena y operan siempre en un circuito abierto, con o sin parrilla.
Chancadores primarios: Mandíbula y Giratorio
Tipos de Chancadores Primarios
(a) Chancador de Mandíbula (b) Ch. Giratorio
• Chancador de Mandíbula: Los chancadores de mandíbulas son equipos dotados de 2 placas o mandíbulas, en los que una de ellas es móvil y presiona fuerte y rápidamente a la otra, fracturando el material que se encuentra entre ambas. POLEA PROTECTORA
POLEA
VOLANTE
QUIJADA FIJA
CILINDRO DE AJUSTE
PLACA ARTICULADA QUIJADA MOVIL
REVESTIMIENTO DE LA QUIJADA MOVIL
Chancador de Mandíbula
Según el tipo de movimiento (pivoteo) de la placa móvil, estos chancadores se clasifican en los siguientes tipos :
La chancadora tipo Blake permite una descarga con área variable, en tanto que el área de alimentación es fija. (Figura a).
La chancadora tipo Dodge tiene un área de alimentación variable, pero un área de descarga fija. Se usa sólo en laboratorio. (Figura b).
La chancadora tipo Universal tiene área de alimentación y descarga variable. Las variables de operación son el setting y el flujo de alimentación. (Figura c)
El setting que constituye la abertura de descarga tiene dos posiciones: OSS (open side setting) CSS (close side setting).
Pivote
Pivote
Figura a.
Figura b. Métodos de pivoteo
Figura c.
• Chancador Giratorio: Procesan el mineral a través de un efecto similar al de las chancadoras de mandíbula, puesto que ambos sistemas actúan por compresión. También en estas trituradoras se produce desgaste. El movimiento relativo de las caras de trituración es debido al giro de un cono montado excéntricamente. En la parte superior del sistema esta suspendido desde una araña, el eje es estacionario mientras que es la parte inferior la que gira excéntricamente entre 85 y 150 rpm dentro de la cámara de molienda fija.
Chancador Giratorio
2.2.2 Chancador Secundario y Terciario Descripción del Proceso
El material que reciben estos equipos es normalmente menor a 15 cm de diámetro, por lo que se trata de equipos mucho más livianos que los anteriores. También el material es más fácil de manejar y transportar y no se requiere de grandes sistemas para alimentarlo a los chancadores.
Al igual que las primarias, trabajan en seco y reducen el mineral a un tamaño adecuado para molienda o chancado terciario, si es que el material lo requiere. Las chancadoras usadas en chancado secundario y terciario son esencialmente las mismas, excepto que para chancado terciario se usa una abertura de salida menor. El equipo mas usado es la chancadora de cono aunque también se usan chancadores de rodillo. Tipos de Chancador Secundario
• Chancador de Cono Es una chancadora giratoria modificada. La principal diferencia es el diseño aplanado de la cámara de chancado con el fin de lograr una alta capacidad y una alta razón de reducción del material. El objetivo es retener el material por más tiempo en la cámara y así lograr una mayor reducción del material. El eje vertical de esta chancadora es más corto y no está suspendido como en la giratoria sino que es soportado en un soporte universal bajo la cabeza giratoria o cono.
Chancadores de Cono
Diferencia entre Chancador de Cono y Giratorio
Como no se requiere una boca tan grande, el casco chancador se abre hacia abajo lo cual permite el hinchamiento del mineral a medida que se reduce el tamaño, proporcionando un área seccional creciente hacia el extremo de descarga, por lo que la chancadora de cono es un excelente chancador libre. La inclinación hacia fuera del casco permite tener un ángulo de cabeza mucho mayor que en la giratoria, reteniendo al mismo ángulo entre el material chancado. Esto permite a esta chancadora una alta capacidad puesto que la capacidad de una chancadora giratoria es proporcional al diámetro de la cabeza. • Chancador de Rodillo:
2.3 Separación por Tamaños: Harneado y Tamizado Descripción del Proceso
El harneado y el tamizado se distinguen por el hecho de que el harneado es un proceso continuo y se usa principalmente a escala industrial, mientras que el tamizado es un proceso intermitente que se aplica casi exclusivamente para fines de pruebas.
Harneado Es la operación en la que se produce la separación de un sistema particulado, de una cierta distribución granulométrica, en dos fracciones una con una distribución en que prevalecen los tamaños mayores y otra en la que prevalecen los tamaños menores. Existe una gran variedad de propósitos que justifican una separación por tamaños: • Prevenir la entrada de finos a las etapas de reducción de tamaño, se evita la producción de lamas y se aumenta la capacidad y eficiencia del proceso. • Prevenir que los gruesos pasen a la siguiente etapa en circuito cerrado en operaciones de reducción de tamaño. • Preparar un material de rango de tamaños más estrechos para aumentar la eficiencia de otras operaciones en el procesamiento de minerales. Tipos de Harneros • Harneros Estacionarios: Son dispositivos que están constituidos por un conjunto de barras paralelas, dispuestas en un marco y ubicadas en la misma dirección de flujo de material. Se utilizan para la separación de sistemas constituidos por partículas gruesas en los circuitos de chancado.
GUARDAS
TAMIZ
SOPORTE BASE
• Harneros Vibratorios: es el equipo más utilizado en el procesamiento de minerales. Su mayor aplicación está en los circuitos de chancado. Los harneros vibratorios son los más utilizados en plantas de beneficios de minerales, Figura 5, consisten básicamente en una superficie inclinada, constituida por una malla de acero (o una placa perforada), que se mueve con una cierta frecuencia y largo de carrera, las partículas cuyo tamaño es menor que la abertura de la superficie la atraviesan mientras que las de tamaño mayor, por el efecto de vibración, son transportadas hacia la descarga. DUCHAS DE AGUA DE LAVADO
SUPERFICIE DE LA
MALLA SUPERIOR SUPERFICIE DE LA MALLA INFERIOR
BASE
MARCO VIBRATORIO
ESTRUCTURA DEL SOPORTE
Tamizado Estos tamices se emplean también para determinar la eficiencia del equipo de harneado y para analizar el funcionamiento del equipo de trituración y molienda. Después de un tiempo dado, se divide la muestra en fracciones de tamaño, conteniendo cada fracción el material que ha pasado por los tamices superiores pero que no ha podido pasar por la tela en la que ha quedado. Estas series difieren principalmente en sus relaciones entre los tamaños de la abertura y el calibre del alambre. Serie de tamices U.S. Esta serie se basa en una tela que tiene aberturas cuadradas de 1 mm. Las telas sucesivas tienen aberturas que varían según una relación de . Los tamices se designan por el tamaño de la abertura, expresándose las aberturas de más de 1 mm, en milímetros y las menores de 1 mm en micrómetros (micras). La International Standars Organization (Organización Internacional de Normas) ha recomendado una serie internacional estándar y la serie U.S. corresponde a esta. Serie Tyler Difiere de la serie U.S. en que identifica las telas por una designación de malla y no abertura. La serie está basada en que se designa a cada tamiz un número que corresponde al número de aberturas cuadradas en la malla por pulgada lineal.
2.4 E quipos A s ociados
• Stockpile : almacenamiento de mineral
• Tolva de recepción
• Alimentador de orugas (Feeder)
Alimentador de Orugas
El alimentador de orugas se ubica directamente debajo de la tolva de recepción del chancador primario, para recibir el mineral y transportarlo.
• Grúa de brazo
Vara de tensión Viga de soporte
Cable de Energía Trolley
Gancho
Se encuentra ensamblado sobre la estructura de la tolva de recepción; y es usada para realizar labores de mantenimiento o limpieza.
• Picarota
• Correa Transportadora
Polea de cabeza: Se encuentra en el extremo de descarga de la correa transportadora. Polea de cola: Se usa para hacer girar la correa desde la dirección de retorno hacia la dirección de desplazamiento con carga. Polines de descarga: Son rodillos que se encuentran debajo de la correa cargada y sostiene la correa transportadora y su carga.
Mineral desde la Tolva Chute de Descarga
Polea de Cola
Polines de descarga Correa
Polea de Cabeza Descarga
Polines de desplazamiento Desplazamiento del mineral Control de seguridad
Descarga de mineral
Alimentación del mineral
Polea curvadora
Detector de velocidad Polea de Cola
Polea tensora
Polines de retorno Polea compensadora
Detector de chute obstruido
Polea de apoyo (tensora): Se usa para aumentar el arco de contacto en la o las poleas motrices o de cabeza. Polea deflectora (curvadora): Se usa para cambiar la dirección de desplazamiento de la correa transportadora. Polea de compensación: Se usa para tensionar la correa transportadora. La polea que aparece en la figura es una polea por gravedad debido al contrapeso que se usa. La polea de cola, curvadora y tensora también pueden usarse como poleas de compensación. Polines de retorno: Son rodillos que se ubican debajo del lado de retorno de la correa, que soportan el peso de la correa transportadora vacía durante su retorno.
1. Chute de descar ga 2. Detector de Chute obstr uido 3. Descar ga de miner al 4. Polea de Cabeza 5. Raspador de cor r re a 6. Pasar ela y pasamano 7. Conexión ménsula 8. Polin r etor no 9. Estr uctur a later al 10. Sección de cer cha 11. Cor dón de emer gencia 12. Detector es de ba ja velocidad 13. Polea de cola 14. Chute de car ga 15. Alimentación del mineral 16. Bandejas 17. Polines de carga 18. Protección contra el viento 19. Tapa 20. Correa transportadora 21. Soporte de accionamiento 22. Motor de accionamiento
Sensor de velocidad mínima Todas las correas transportadoras tienen un detector de velocidad mínima ubicada frecuentemente en la polea de cola. Frecuentemente, este equipo se prefija a una velocidad baja, con la finalidad de detectar, si una correa se ha detenido o por algún motivo no se desplaza. Esto activa la señal de salida provocando una parada y/o una alarma. •
•
Bastones de correa desalineada Este equipo es un interruptor de alineamiento de correa, que protege a las correas de daños producidos por desalineamientos de la correa o cuando salen de su recorrido.
Sensor corte correa Este equipo proporciona medidas extra de seguridad. Previene al personal de fallas de la correa debido a rasgaduras, pinchazos, fallas de unión u objetos punzantes que penetren en correa.
Interruptor de Parada de Emergencia: pull cord El equipo es un interruptor compacto, robusto y seguro que proporciona una rápida parada de equipos ya sea en emergencia o en operación normal. Actúa a través de un cable que se tira por el personal en riesgo.
Raspadores de Limpieza de correa
Electroimán El electroimán está diseñado para separar metales del mineral chancado y así proteger los equipos. Correa limpiadora
Electroimán
Polea
Motor de la correa limpiadora
Cubierta de la correa de transmisión Soportes
Chumaceras
Polea Matriz
Detector de Metales El detector de metales detecta cualquier metal que pueda estar enterrado muy por debajo del mineral como para ser sacado por el electroimán. Estructura de soporte
Flujo de correa
Bobina del generador Bobina receptora
Estructura de soporte
Pesómetro La correa de alimentación posee un pesómetro que mide la cantidad total de mineral chancado; esta información se registra en la sala de control para el monitoreo del proceso.
3. PROCEDIMIENTOS OPERACIONALES 3.1 Introducción
Un procedimiento operativo es un conjunto de acciones e instrucciones detalladas en forma secuencial que se deben llevar a cabo para realizar una operación segura de la planta a través de la operación de los equipos o maquinarias asociados al proceso. 3.2 R evis iones previas a la pues ta en marcha Chancador
Es responsabilidad del operador asegurarse que se realice una revisión previa visual del área de chancado primario antes de la puesta en marcha. Esta revisión determinará si el circuito de chancado primario puede ponerse en marcha y operarse en forma segura, asegurándose que los trabajos hayan sido concluidos (tales como reparaciones de mantenimiento u otras tareas del operador). Antes de iniciar la puesta en marcha, debe notificarse al personal involucrado en el área y al supervisor la inminente puesta en marcha del chancado primario. El operador estará en contacto con los encargados de la siguiente etapa Chancado Secundario, Aglomerado y lixiviación, puesto que la operatividad de estas áreas está estrechamente relacionada con la operación del chancado primario. Aplique todas las normas, regulaciones, pautas y principios de salud y seguridad al realizar todas las tareas laborales.
4. TAREAS DEL OPERADOR El operador constituye el eje principal para una operación eficiente de la planta a través de las tareas de operación que realiza diariamente como son las inspecciones, operación, mediciones, calibraciones, limpieza, elaboración de reportes, etc. Las principales responsabilidades del Operador para el Área de Chancado son:
• Descarga de los camiones al chancado en coordinación con el operador del camión minera. • Monitoreo de los niveles de mineral. • Chancado del mineral y el transporte a la siguiente etapa. Principales Tareas del Operador de la Etapa de Chancado: Inspección de rutina del Área de Chancado El operador del chancador es responsable de asegurar que todos los equipos de chancado y transporte estén funcionando correctamente. El operador debe realizar de vez en cuando inspecciones de rutina por toda el área durante cada turno. Se deben aplicar todas las normas, regulaciones, pautas y principios de salud y seguridad al realizar todas las tareas laborales. Trabajar cerca de las correas transportadoras, y correas alimentadoras en movimiento constituye un peligro potencial. No limpiar las cubiertas sólidas de la correa entre los polines a menos que la correa esté bloqueada. No usar palas entre la correa y los polines de retorno cerca de los conjuntos de poleas o alrededor de los polines. Nunca efectuar trabajos ni caminar sobre la parte superior de una correa que no se haya bloqueado. Para limpiar los polines, hacerlo cuando el equipo este detenido y bloqueado. Limpieza de la correa transportadora y chutes de descarga Los derrames y las obstrucciones son problemas muy comunes de las correas transportadoras. Para que las correas transportadoras funcionen continuamente y transporten material en forma eficiente, deben mantenerse lo más limpias posible. La correa transportadora se debe inspeccionar visualmente con frecuencia durante cada turno. Limpieza Pesómetro El pesómetro de la correa de alimentación al chancado secundario proporciona importante información para monitorear la producción y controlar la operación de la planta de chancado primario. El pesómetro entrega resultados exactos sólo si se mantiene limpio y si los polines giran sin obstáculos. Debe inspeccionarse visualmente con frecuencia durante cada turno.
Eliminación de los metales detectados Cuando el detector encuentra un trozo de metal que no recoge el electroimán, automáticamente detiene la correa transportadora para que el metal pueda ser retirado. Cuando el detector de metales encuentra un trozo de metal y detiene la correa transportadora, activa una alarma en la sala de control. El operador de la sala de control solicita que se retire el trozo de metal. Ajuste de setting lado cerrado (CSS) Chancador Obtener un tamaño adecuado de mineral en el chancador primario permite la operación eficiente de los sistemas que se ubican a continuación. Por esto, realizar el ajuste del setting del lado cerrado del chancador permite mantener esos parámetros operativos dentro de los valores esperados. Medición setting lado cerrado (CSS) Chancador Es responsabilidad del operador revisar la abertura del chancador primario o setting del lado cerrado (CSS). Esta medición debe realizarse al comienzo de cada turno y con mayor frecuencia si existen razones para pensar que ha cambiado el ajuste. Si bien el CSS se mide mientras la chancadora está funcionando, la alimentación a la chancadora debe detenerse y la boca de chancado debe estar libre de material; sin embargo resulta mas sencillo y seguro medir la fijación de la abertura cuando la chancadora está parada. Despeje Chancador En algunas ocasiones, la chancadora se detiene con carga, debido a una sobrecarga de mineral, caída de algún objeto metálico que trabe la chancadora, parada de emergencia o falla de energía. Esto hace necesario despejar la cavidad de chancado antes de poner en funcionamiento la chancadora.
