Métodos de Muestreo de Minerales

UN - JFSC - Facultad de Ingeniería Química Y Metalurgia – Escuela de Ingeniería Metalúrgica MÉTODOS DE MUESTREO DE MINERALES MUESTREO: Muestreo es la remoción de una pequeña cantidad representativa de una muestra sólida o líquida con fines

de control de calidad del mineral, control de calidad del producto, control del proceso productivo o evaluaciones metalúrgicas, que permitirán mejorar la performance del proceso productivo. Se denomina muestreo a la obtención de una fracción pequeña, lo más representativa posible de un total de mineral que interesa analizar. En las menas minerales es difícil realizar un muestreo perfecto, debido a la escasa homogeneidad de la mena. La heterogeneidad del mineral y otros factores básicos como granulometría, diseminación ley del mineral. Así por ejemplo, para muestras de tamaño granular de 100  bastará una muestra de 2 g. En cambio para minerales de tamaño granular medio de 10 cm se necesitará como mínimo unas 2 toneladas de muestra. Para realizar la remoción o muestreo, se utilizan varios tipos de cortadores o muestreadores para obtener una muestra verdaderamente representativa, el cortador deberá tener las siguientes características: Muestrear el flujo total  Cortar el caudal en ángulos transversales al flujo  Viajar a través del flujo a una velocidad constante. 

El flujo de material debe ser muestreado a intervalos lo suficientemente frecuentes como para representar todas las fluctuaciones del material a ser muestreado. Existen dos procedimientos distintos para efectuar el muestreo de minerales: métodos manuales y métodos mecánicos.

Métodos Manuales Son más antiguos y todavía persisten más comúnmente que los métodos mecánicos. Corresponden a:

Método de División por Palas Fraccionadas . Este procedimiento consiste en mover toda la pila de material por medio de una pala mecánica o manual reteniendo una muestra correspondiente a una palada de cada N. Consiste en tomar para la muestra una palada de cada 2, 3, 4, 5 etc. La práctica corriente es tomar la quinta palada o la décima para la muestra este procedimiento puede emplearse también para subdividir la muestra bruta con el fin de obtener una muestra del tamaño apropiado operación de división puede efectuarse en forma manual o mecánica.

a) Manual: 

Naturaleza del material: seco, húmedo



Para tamaño menor que 100 mm (4”).

   

Peso lote: hasta unas pocas toneladas. Peso muestra según regla de división. Tamaño de palas: debe contener menos que ML / 30N(ML= Peso del lote; N= Número de sub-pilas) Razón de división de ½ hasta 1/10 Ejemplo: Peso del Lote ML N

: : :

800 kg 800 kg 5

Ing. Abarca Rodríguez, Joaquín José – Concentración de Minerales – 2012-I

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800

Capacidad de pala : 0 = 0() = 5.3 Como una pala puede llevar más de 10 kg, has que tener presente de usar una pala más pequeña. ROLEO: La mezcla previa se efectúa frecuentemente con un paño roleador, este paño varía en tamaño de acuerdo con el

tamaño de la muestra. Para muestra de varias decenas de kilogramos, el roleo es realizado por dos personas que sujetan el paño que descansa en el suelo por dos de sus extremos, haciendo rodar el material de una esquina a la otra. La operación se repite durante varios minutos. Cuando la muestra es pequeña, menor a 3 Kg, la operación puede ser realizada en un paño roleador sobre una mesa por una sola persona.

b) Mecánica Naturaleza del material: seco, húmedo. Tamaño máximo de partícula mayores que 250-300 mm  Peso Lote: hasta varios miles de toneladas.  Razón de división: de ½ a 1/10. (en casos excepcionales 1/20)  Capacidad de pala: aquí otra vez, una palada debería contener menor que ML/30N  Palas mecánicas de varias capacidades son ventajosas, sabiendo que lo fácil es encontrar palas de alta capacidad que palas de baja capacidad, una pala de 100 kg podría ser más cómoda y ventajosa. 

Método División por Incrementos. El procedimiento en este caso consiste: tomar 20 incrementos o más; si se quiere alta precisión 40 o más. En el caso de los 20 incrementos se debe: a) b) c) d)

Mezclar bien la muestra y esparcirla en una superficie plana, dándole una forma rectangular de espesor uniforme. Arreglar el rectángulo en 5 partes iguales a lo largo y 4 a lo ancho. Sacar un incremento de cada rectángulo interior usando la pala adecuada. Tabla (3) Combinar los incrementos tomados.

PALA No 150 125 100 75 50 40 30 20 15 10

TAMAÑO MAX DE PARTÍCULAS (mm) 150 125 100 75 50 40 30 20 15 10

a a 350 300 250 200 150 110 90 80 70 60

b 140 120 110 100 75 65 50 45 40 35

c 350 300 250 200 150 110 90 80 70 60

d 300 250 220 170 130 95 80 70 60 50


e 140 120 100 80 65 50 40 35 30 25

f

g

A P R 0 P I A

A P R 0 P I A

VOLUMEN APROX(ml) 16000 10000 7000 4000 1700 790 400 300 200 125 2

UN - JFSC - Facultad de Ingeniería Química Y Metalurgia – Escuela de Ingeniería Metalúrgica 5 3 1 0.25

5 3 1 0.25

50 40 30 15

Tam. Máx Part. (dm)

30 25 15 10

50 40 30 15

Pala (No)

40 30 25 12

20 15 12

R

R

0

75 40 15 2

Espesor del Queque (mm)

20 mm 20 R 35 a 45 15 mm 15 R 30 a 40 10 mm 10 R 25 a 35 5 mm 5R 20 a 30 3R 15 a 25 2830  1R 10 a 15 1000  0.25 R 5 a 10 200  NOTA: Dimensiones de la pala igual a las indicadas anteriormente, excepto que e=0 MÉTODO DE CONO Y CUARTEO Este es un método muy antiguo, aplicable a cantidades menores de 50 Tn, en las que las partículas tengan un diámetro no mayor de 5 cm. El procedimiento es el siguiente:  Rolear el mineral por medio de pala trasladándolo en la losa de un punto a otro. Luego vaciando cada palada en el apex de cono formado.  Se palsta el cono formando una torta.  Se divide en cuatro partes iguales (cuarteo) se toman entonces dos partes opuestas y se eliminan, con las otras  dos partes se vuelve hacer la pila y el cuarteo. El proceso se repite varias veces hasta llegar a obtener el volumen de muestra deseada.  Durante todas estas operaciones debe tenerse en cuenta que el material no se ensucia recogiendo impurezas del suelo y de que no se pierda nada de la muestra a través de rendijas, en la losa o piso.

Las ventajas son: a) Se necesitan pocas herramientas b) Se puede usar con toda clase de materiales sólidos Las Desventajas son: a) Es costoso, porque exige una; manipulación frecuente del material, y no proporciona una muestra exactamente representativa. b) Los trozos del material de mayor tamaño ruedan por los costados del cono y se reúnen alrededor de la base mientras que los tamaños intermedios se distribuyen por sí mismos sobre la pendiente del montón según su tamaño, con las partículas más gruesas más cerca del suelo y las más finas más cerca de la cúspide


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UN - JFSC - Facultad de Ingeniería Química Y Metalurgia – Escuela de Ingeniería Metalúrgica MÉTODO DE DIVISIÓN POR RIFFLE Este método es uno de los más comunes y eficientes y sus características son: Equipo a emplear debe seleccionarse de acuerdo al tamaño de partícula de la muestra a dividir, tal como se indica en la tabla.(1) El no cumplimiento de este requisito, especialmente el uso de “Riffle” cuya abertura sea menor que la requerida, da

origen a errores significativos. La masa de la muestra dividida, también depende del tamaño de partículas Tabla No 01

Relación entre “Riffle” y Tamaño de Partícula Riffle (No) Abertura (mm)

Dm

13 a 20 10 a 13 5 a 10 2.4 a 5 <= 2.4   

50 30 20 10 6

50 30 20 10 6

Procedimiento. Rolear el mineral en paño si es de 16 kg. Homogenizar la muestra preparada, usando para ello un partidor adecuado. La operación de homogenización se debe repetir por lo menos 4 veces. Después de terminada la homogenización, por cuarteos sucesivos, se obtiene una muestra representativa. ab

a

c c

e

E1=E2 Uso correcto del Partidor Riffle a) b) c) d) e)

b

cb

d

eb

bb

db

E1E2 Uso incorrecto del Partidor Riffle.

Cuchara alimentadora Chute al cajón derecho Chute al cajón izquierdo Cajón derecho: Muestra E1 Cajón izquierdo: Muestra E2

Recomendaciones a) b) c) d)

El tamaño máximo de partícula en la alimentación es cerca de 15 mm Peso del lote 100 kg a 100 gr Naturaleza del material: Sólidos secos Limpieza del partidor: Se limpia con un hisopo cada canal y con aire comprimido regulado, esto se debe realizar cada vez que se prepara una muestra; esto se realiza para evitar la contaminación.


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Muestreador tipo mesa.

MÉTODOS MECÁNICOS El muestreo mecánico permite obtener una muestra más representativa, en forma más rápida y con menos error humano (error experimental) que los otros métodos. El muestreo mecánico puede efectuarse mediante aparatos estacionarios que cortan parte del flujo de material en forma continua o bien mediante aparatos móviles que lo hacen en forma periódica. Los cortadores deben cumplir algunos requisitos: a) Geometría: Los bordes deben ser paralelos o radiales. b) Velocidad constante (óptima 0.6 m/s) c) Layout: La posición neutra del cortador o inversión de la carrera debe estar lejos del flujo. d) Capacidad adecuada para no tener pérdidas de muestra por rebalse.

Muestreador automático tipo mesa giratorio

Muestreador automático tipo Pulverit


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Muestreador tipo Vezin instalado en operación

Otro tipo de muestreador automático

industrial

industrial

LABORATORIO QUÍMICO PREPARACIÓN DE MUESTRAS. La etapa inicial para la determinación de metales valiosos en nuestro caso empieza con la preparación de un mineral determinado, siguiendo un proceso contínuo que detallaremos más adelante. El protocolo establecido para el laboratorio fue diseñado para un determinado tipo de mineral que iba a llegar a este laboratorio, siendo este con lo que respecta en la preparación de muestras de mina (Geoquimicas – Ore control). El problema del muestreo de minerales es probablemente la más complicada de todos los muestreos. Por la gran variedad de minerales presentes en una masa determinada y escasa de uniformidad en su distribución en todas partes del lote. Sin embargo el problema es seleccionar un método:   

Selección al azar Selección por regla Mezcla contable

Los dos primeros métodos son generalmente usados y se conocen como “muestreo al azahar”. El último método es

capaz de utilizar precisiones matemáticas y quizás pueda ser utilizado para todas las etapas del proceso de muestreo. El control de calidad durante la operación de minado es fundamentalmente para proveer a la planta la cantidad y calidad (gr Au y Ag / t) mínima que requiere el proceso. En el minado de menas auríferas debido a la naturaleza del mineral y a su particularidad en las leyes variables, se exije un trabajo fino y sistemático para mejorar la calidad del producto, de ser posible se debe tener los resultados de leyes antes de iniciar una serie de perforaciones. El muestreo tiene por objeto obtener de cualquier carga de producto, una muestra representativa de calidad, considerando el contenido de humedad, condiciones físicas, etc. Esta gran masa de muestras es después triturada, tamizada, mezclada y pulverizada de acuerdo a las normas establecidas para los diferentes productos mineros, de acuerdo a su valor. Las cantidades a tomar varían de acuerdo a la naturaleza del producto; vale decir se toma mas muestra (incremento). Para un producto heterogeneo u homogeneo se deberá tener ciertas condiciones de muestreo como: -

Las muestras deberán provenir siempre de un mismo lugar. No deben tener características distintas. No deben mezclarse las muestras de oro, con otros que tengan valores altos de oro. Las bolsas para las muesttras deben ser de plásticos y una vez colocadas, tienen que ser selladas.


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UN - JFSC - Facultad de Ingeniería Química Y Metalurgia – Escuela de Ingeniería Metalúrgica El protocolo consiste en reducir de tamaño las muestras traídas por mina, (6 – 10 kilos), desde un tamaño promedio de ¾ pulgadas hasta un tamaño de -150 mallas como promedio; (400 gr. Aproximadamente de muestra), realizando operaciones de tamizaje, chancado, cuarteo y pulverizado. El procedimiento de preparación esta compuesto por las siguientes actividades:     

Recepción de muestras Tamizado y chancado Homogeneizado y cuarteo Secado Pulverizado y despacho

RECEPCIÓN DE MUESTRAS

La finalidad de esta etapa es controlar que los CÓDIGOS, NUMERACIÓN, Y TOTALES de muestras físicas coincidan con la orden de trabajo. Según nuestro procedimiento detallamos los siguientes pasos: Se recibirán las muestras de un representante de mina En un formato de envío de muestras (Orden de Trabajo) el representante de mina anotará los códigos correspondientes a las muestras que se están recepcionando.  Chequear si los códigos anotados en el formato mencionado son correctos. En caso contrario avisar a la persona que trajo las muestras.  Una vez chequeados los códigos, se anotará en el cuaderno de Recepción de Muestras la orden de trabajo, la cual sigue un orden consecutivo con respecto a las muestras de ORE CONTROL recepcionadas anteriormente). Ejemplo: Orden de Trabajo OC-00384 lo cual significa OC: Orden de Trabajo 00384: el numero de orden que tiene dentro del laboratorio para este año  Se anotará en el cuaderno de recepción de muestras los siguientes datos:  

Fecha y Hora de Llegada Orden de trabajo

  

 

Procedencia

Nombre y firma del recepcionista

Calidad

Cantidad

Nombre y firma del representante

Análisis requerido

Observaciones

Anotar en cada bolsa, que contiene la muestra, el número de orden de trabajo que le corresponde. Marcar con un asterisco, uno de cada diez muestras, para el control de calidad. A continuación se procederá a chequear la humedad de las muestras. Si las muestras superan el 4% de humedad, (se comprueba si la muestra es de consistencia barrosa), se procederá a secarlos en el horno, con tiempos de 30 a 90 minutos a 110 ó 120 grados Centígrados, dependiendo de la humedad de las muestras. Ir chequeado la humedad de cuando en cuando, puesto que no se debe de trabajar con muestras completamente secas. Cuando las muestras están listas dejarlas enfriar. Si las muestras no supera el 4% de humedad, (no es de consistencia barrosa), continuar con el proceso de chancado.

Tamizado: Mediante esta operación obtenemos dos productos uno fino y el otro grueso; y su finalidad es evitar que los finos ingresen al la etapa de chancado, aumentado así su capacidad y eficacia. Chancado: Una de las primeras etapas mecánicas en el proceso de conminución, en la cual su principal objetivo es liberar el mineral valioso.


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PROCESO

Fig. N° 1

Chancar piedra no mineraliza (sin valores de Au y Ag) por tres minutos, para limpiar la chancadora. 

 

Tamizar la muestra por una malla ¼”, (la cual esta acoplada a una chancadora de quijada. El producto pasante de la malla (fracción –1/4”) será recepcionado en la olla de homogenización. El producto no pasante de la malla (fracción +1/4”) se le triturará en la chancadora de quijada ( con abertura de ¼”) y el producto obtenido se le agregará también a

la olla de homogenización mencionada anteriormente, (ver Fig. Nro. 1). Limpiar con aire a presión todo el circuito de chancado por cada muestra que se trabaja. Es muy importante la limpieza, pues con ello evitamos contaminar las muestras. La muestra total contenida en la olla mencionada anteriormente es homogenizada según el punto de Homogenizado y cuarteo.

Homogenizado: Esta etapa tiene como finalidad obtener un mineral menos heterogéneo y más homogéneo. Cuarteo: Operación cuya finalidad es obtener una muestra representativa de todo el mineral; para lo cual debemos contar con un método de cuarteo apropiado. PROCESO.   



Tapar y sellar la olla e instalarla en el equipo de homogenizado, haciéndolo girar por espacio de 2 minutos. Verter el mineral homogenizado sobre una bandeja metálica de 33 x 53 cm y nivelarlo. Efectuar un primer cuarteo (para análisis de ore control) de la siguiente forma: - Tomar con un cucharón pequeño una pequeña porción en cada uno de los puntos detallados en la Fig. No 2, hasta obtener 600 gr. de peso aproximadamente y llenarlo en una bandeja metálica de 16 x 26 cm. - Acompañar a esta bandeja un sobre de papel en la cual se indique la orden de trabajo y el código de esta muestra, (ver Fig. Nro.3) - Continuar con el punto concerniente al secado.

Efectuar un segundo cuarteo (para metalurgia), partiendo de los residuos del primer cuarteo, de la siguiente forma: Ing. Abarca Rodríguez, Joaquín José – Concentración de Minerales – 2012-I

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UN - JFSC - Facultad de Ingeniería Química Y Metalurgia – Escuela de Ingeniería Metalúrgica - Nivelar la muestra sobrante en la bandeja - Con un cucharón pequeño, arrastrar la muestra en forma horizontal y diagonal sin levantar el cucharón y en forma

constante por los lados numerados que se indican en la Fig. Nro. 4 recogiendo toda la muestra que fuera posible obtener. - Llenar la muestra obtenida en una bolsa plástica la cual lleva el orden de trabajo y numero de muestra a la que corresponde. - Llenar en una caja todas las muestras para metalurgia que pertenezcan a la misma orden de trabajo (anotar esta orden en la parte frontal de la caja) y llevarlos a esa área.

 

Si la muestra no es para QC regresar todo el sobrante a su bolsa original utilizando el tolvin. Si la muestra es para control de calidad (QC), entonces, realizar el cuarteo con el equipo Jones, con la salvedad de que se tomará entre 150 a 250 gr. de muestra por triplicado llamando a las muestras A, B y C, regresando el sobrante a su bolsa original utilizando el tolvin.

Cuarteador Jones



Anotar en un cuaderno de control de calidad (QC) los siguientes datos:

Fecha 

Numero ó Código del QC

Orden de trabajo

Código de la muestra

Llevar los QC a una caja de cartón identificando esta caja ya sea con la letra A , B y C y el numero de QC.

Secado En esta etapa secaremos totalmente la muestra, con la finalidad de que el mineral no se adhiera a la olla de pulverizado. Según nuestro procedimiento detallamos los siguientes pasos:  

Llevar las muestras cuarteadas de ore control al horno de secado. Dejarlas secar completamente por espacio de una a dos horas dependiendo de la humedad de la muestra, a 120 C. Una vez seco las muestras del horno y dejar enfriarlas en el ambiente durante 30 minutos aproximadamente.


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UN - JFSC - Facultad de Ingeniería Química Y Metalurgia – Escuela de Ingeniería Metalúrgica Pulverizado y despacho Pulverizado: Proceso por el cual el tamaño de la partícula es reducido hasta liberar el mineral. En muestras

arcillosas, usamos un pequeño chorro de acetona para que no se aglomere las partículas. PROCESO

Según nuestro procedimiento detallamos los siguientes pasos:      

 

Realizar este trabajo dentro de una campana extractora. Vaciar la muestra enfriada en la olla de pulverización. Pulverizar la muestra durante 3 minutos. Vaciar la muestra pulverizada en un papel craf previamente cortado para homogenizar Chequear si el pulverizado es completo (90% - 150 mallas) Homogenizar y cuartear la muestra pulverizada según la Fig. Nro. 5.

Al cuartear la muestra, llevarla a su respectivo sobre de papel, hasta obtener aproximadamente 400 gr. de peso. Si la muestra pulverizada es para control de calidad (QC Finos), entonces:  Marcar tres sobre más con el mismo código de muestra con la que se va a tomar el QC y las letras A , B y C (una letra en cada sobre). Hacer el homogenizado con la técnica del cuarteo según la figura Nro 6


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UN - JFSC - Facultad de Ingeniería Química Y Metalurgia – Escuela de Ingeniería Metalúrgica    

Formar un cono sobre el papel craft. Dividir dicho cono en cuatro partes iguales (forma de cruz). De una muestra de 700 gr aproximadamente, tomar cada lado para cada sobre. Guardar las muestras A, B y C en una caja de cartón respectivamente, anotando en la parte frontal de la misma el código de QC y a que letra pertenece.

La cuarta muestra (Ore Control) irá al área de pesado. Colocar en cajas de cartón 22 muestras pulverizadas y cuarteadas (con la misma orden de trabajo) y llevarlos al área de pesado. La manera de coger las muestras finales será: A: ANALISIS DE LABORATORIO. B: TESTIGO CLIENTE. C: DIRIMENCIA. D: TESTIGO PLANTA. I

II

II

I

A B

C B

D

D A

C

I II

d). CODIFICACION DEL MATERIAL.

Todo material al ingresar ya sea mineral, relave o concentrado, es codificado especificando los siguientes datos:

CODIGO QUE INDICA EL LUGAR DE

EL NUMERO DE LOTE PROVENIENTE DE

PROCEDENCIA

DICHA ZONA EN LO QUE VA DEL AÑO

K – 25 – 06 – M MES DE INGRESO DEL

TIPO DE MATERIAL

MATERIAL M: MINERAL


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Métodos de Muestreo de Minerales

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