Procesamiento Minerales_Introduccion_II_2009_Civil_5692.pdf

Procesamiento de Minerales

Evaluación: PEP 1: PEP 2: PEP 3:

25 % 35 % 40 %

  





POR:

20% 30% 35%

Sobre 3,0

Controles y tareas:

Laboratorios: Inscribir grupos

15%

Cobre •

Usos: - Electricidad

- Electrónica - Bronce y Latón - Tuberías

Molibdeno •

Usos: - Superaleaciones

- Aceros inoxidables - Aceros de baja aleación y resistencia - Aceros para herramientas - Productos para fundición

Planeta Tierra

Elementos en la Corteza Terrestre

Elementos

Cantidad, %

Oxígeno

46,6

Silicio

27,7

Aluminio

8,1

Hierro

5,0

Calcio

3,6

Sodio

2,8

Potasio

2,6

Magnesio

2,1

Cobre: Molibdeno:

0,006% 0,00025%

Producción Minera Chilena y el Mundo

•

2007: - Primer productor de cobre:

35%

- Primer productor de nitratos naturales:

100%

- Primer productor de iodo:

60%

- Primer productor de litio:

45%

- Segundo productor de molibdeno:

23%

- Cuarto productor de plata:

9,5%

Yacimientos Minerales

Zonas de la corteza terrestre en que hay concentraciones mayores de elementos de interés y que permiten su explotación desde el punto de vista económico. La concentración de los elementos de interés se denomina ley . 

Cobre: % (mayor a 0,6%)



Molibdeno: % (mayor a 0,1%)



Oro: g/t (mayor a 0,8 g/t)



Plata: g/t (mayor a 15 g/t)

Mercado del Cobre

Mercado del Oro

Mercado de la Plata

Elementos en la Corteza Terrestre Marzo 2008 Elemento

Capacidad Planta, tpd

Cobre

Elemento Cobre

Elemento Molibdeno

Elemento Molibdeno

Elemento

10.000


Oro

10.000


10.000


10.000

Fino Contenido, lb/día

Ley del elemento, %

Fino Contenido, tpd 1

Ley del elemento, %

100

Fino Contenido, tpd

0,1

Ley del elemento, g/t

10


10.000

22.040

Fino Contenido, Oz/día

Fino Contenido, gpd 1

-



220.400


Ley del elemento, %

-


Fino Contenido, tpd

0,1

10.000



10.000


Oro

Elemento

Ley del elemento, %

-


322

Precio de Mercado, US$/lb 3,5




Precio de Mercado, US$/Oz 890


Valor del Contenido, US$ -

Valor del Contenido, US$ 771.400







Plata

Elemento Plata


10.000


25


10.000

Elemento


Diamante

10.000

Fino Contenido, gpd

25

Ley del elemento, q/t 1


Fino Contenido, gpd

250.000


Fino Contenido, qpd 10.000

-

8.039

Fino Contenido, q/día

Precio de Mercado, US$/Oz 17,4


Precio de Mercado, US$/q



Valor del Contenido, US$

3.500

150

525.000

6.500

25

162.500



Cobre

Elemento Cobre

Elemento Molibdeno

Elemento Molibdeno

Elemento

10.000


Oro

10.000


10.000


10.000


Ley del elemento, %


Ley del elemento, %

100

Fino Contenido, tpd

0,1


10


10.000

22.040



-



220.400


Ley del elemento, %

-


Fino Contenido, tpd

0,1

10.000



10.000


Oro

Elemento

Ley del elemento, %

-


322













Elementos en la Corteza Terrestre Marzo 2009

Elemento


Plata

Elemento Plata

10.000


10.000


Fino Contenido, gpd

25

Ley del elemento, g/t 25


Fino Contenido, gpd

250.000

-


8.039





Obtención de Elementos desde la Corteza Terrestre

Procesos: • •

Exploración (Geología ) Extracción (Minería )

Metalurgia Extractiva: Metalurgia Extractiva: Chancado Chancado Lixiviación Molienda Extracción por Solventes Clasificación Electro-obtención Concentración Electro-refinación Separación Sólido-Líquido •

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

• •

Fusión Refinación

•

Metalurgia de Materiales

Proyección de Producción de Cu en Chile

Proyección de Producción de Cu en Chile

Parámetros metalúrgicos para procesamiento de mineral sulfurado •

Parámetros Metalúrgicos para procesamiento de mineral oxidado •

Proyección de Mineral a Procesar

Proyección de Material a Remover en Mina

Ingresos Promedio por Sector, US$



Considera los correspondientes a:

procesos

unitarios



Reducción de tamaños de partículas



Clasificación de partículas por tamaños



Concentración (física) de especies minerales



Separación sólido - líquido

Conminución de Minerales

Reducción de Tamaño de partículas: Tronadura Chancado o Trituración Molienda convencional Molienda semiautógena    

Clasificación de partículas por tamaños: Harneros Hidrociclones  

Concentración de Minerales

Concentración de especies minerales: Concentración gravitacional Concentración magnética Concentración por flotación   

Separación Sólido - Líquido: Espesamiento Filtración Secado   




Conminución es un término general utilizado para indicar la reducción de tamaño de un material y que puede ser aplicado sin importar el mecanismo de fractura involucrado. La importancia de la conminución y de las operaciones unitarias relacionadas, radica especialmente: •

Altos costos de capital (inversión)

•

Altos costos de operación.








Conminución de Minerales •

Costos en Planta de Súlfuros 3

2

9

9

39

15

23 Molienda Relaves Administración

Chancado Servicios

Flotación Esp. y filtrado


Costos Área Molienda

7

2

15

55

21

Energía

Bolas

Revestimiento

Mano de Obra

Mantención

Por Qué la Reducción de Tamaños?

Por qué la Reducción de Tamaños de Minerales

Objetivos de la Reducción de Tamaño de Partícula







Liberar especies minerales comerciables desde una matriz formada por minerales de interés económico y ganga. Promover reacciones químicas rápidas a través de la exposición de una gran área superficial. Producir un material con características de tamaño deseables para su posterior procesamiento, manejo, almacenamiento y/o comercialización.


Etapas de Reducción de Tamaños

Las primeras etapas se realizan para facilitar el manejo del material proveniente de la mina Las siguientes sucesivas etapas de chancado y molienda, se realizan para separar las especies minerales de interés de la ganga. •

•

Partículas están formadas por minerales individuales, se habla de partículas libres Si consisten de dos o más especies minerales, se les llama partículas mixtas.

Asociaciones Mineralógicas y Grados de Liberación

•

•

•

•

Libres: más del 80 % de la especie de interés Mixtas: entre 80 y 50 % de la especie de interés Asociadas: entre 50 y 15 % de especie de interés Incluidas: especie de interés incluidos menor a 15 %.

Variables en Reducción de Tamaño de Partícula: Mineral

   

 

Dureza del mineral Tamaño de alimentación Tamaño de producto requerido Forma de las partículas (alimentación y producto) Fallas de estructura interna Humedad

Variables en Reducción de Tamaño de Partícula: Equipos





 



Forma de la cámara del equipo de reducción de tamaños Nivel de llenado de dicha cámara con mineral a fracturar Perfil de los revestimientos Alternativas de control automático del proceso Características de la clasificación asociada

Mecanismos de Conminución

Mecanismos de Reducción de Tamaños de Partículas

•

Fractura

•

Astillamiento

•

Abrasión

Mecanismos de Reducción de Tamaños de Partículas •

Fractura por compresión

por impacto

por cizalle

Principios de Trabajo de Equipos de Reducción de Tamaños

PRINCIPIO

COMPRESIÓN

IMPACTO

COMPRESIÓN-IMPACTO

Trituradora de Impacto Molino de Impacto

Molino de Barras Molino de Bolas

Trituradora de Mandíbulas Trituradora Giratorio Trituradora de Cono Trituradora de Rodillos

Molino Autógeno Molino Semiautógeno

Etapas de Reducción de Tamaños •

•

•

Las etapas de un proceso de reducción se identifican de acuerdo al diseño desarrollado para el procesamiento del mineral. Si el mineral requiere una reducción fina, identifican: Circuito de molienda convencional (3 etapas chancado y dos de molienda) Circuito de molienda unitario (3 etapas chancado y uno de molienda) Circuito de molienda semiautógena (una etapa chancado y dos de molienda)

se

•

de

•

de

•

de

Si el mineral requiere una reducción gruesa, sólo se trabaja con etapas de chancado.

Etapas de Reducción de Tamaños: Convencional •

Trituración primaria: trata el material que viene de la mina, con trozos máximos de hasta 1,5 m (60 plg), entrega un producto de 15 a 20 cm (6 a 8 plg).

•

Trituración secundaria: toma el producto de la trituradora primaria y lo reduce a su vez a un producto de 5 a 8 cm (2 a 3 plg).

•

Trituración terciaria: toma el producto de la trituración secundaria y lo reduce a su vez a un producto de 1 a 1,5 cm (3/8 a 1/2 plg) que puede ir a una etapa de molienda (en el caso de sulfuros de cobre) o al proceso de lixiviación (en el caso de óxidos).

Etapas de Reducción de Tamaños: Convencional

•

•

Molienda primaria: trata el producto de las etapas de trituración, con trozos máximos de hasta ½ plg, entrega un producto de 7 a 5 mm. Molienda secundaria: toma el producto de la molienda primaria y debe reducirlo hasta producto final, 200 µm.

Etapas de Reducción de Tamaños: Molienda Semiautógena •

•

•

Trituración primaria: trata el material que viene de la mina, con trozos máximos de hasta 1,5 m (60 plg), entrega un producto de 15 a 20 cm (6 a 8 plg). Molienda primaria: trata el producto de la trituración primaria, entregando producto ½ plg. Molienda secundaria: toma el producto de la molienda primaria y debe reducirlo hasta producto final, 200 µm.

Definiciones Básicas

Equipo de Reducción de Tamaños

Alimentación

F (t/h)

fi (o/1) F80

Producto

pi (o/1) P80

100

% 10 , e t n a s a P o d a l u 1 m u c A Alimentación Molino SAG Descarga Molino Sag 0.1 10

100

1000

10000

Tamaño de Partícula, µm

100000

1000000

P (t/h)

Razón de Reducción

•

Es la razón entre el tamaño de alimentación y el tamaño de producto del proceso de molienda: Rr

Rr

•



F 80 P 80



F max P max

Condición de mayor ineficiencia: –

Rr = 1

Energía Específica

•

Es el consumo de energía requerido para reducir de tamaños una tonelada de mineral:

E 

•

P kW Q t /h

Condición de mayor ineficiencia: –

Q = 0 t/h

Razón de Reducción y Energía Específica

•

La condición ideal es obtener la mayor razón de reducción, al menor consumo de energía del proceso.

Rr  

E 0

Clasificación de Partículas por Tamaño


La operación de separación de partículas sólidas en fracciones homogéneas de tamaño o peso, ya sea por separación directa o por sedimentación diferencial a través de un fluido. Alimentación

Producto grueso Clasificador

Producto


Alimentación

A (t/h) ai (o/1) Producto grueso Clasificador

R (t/h) r i (o/1) Producto fino

D (t/h) di (o/1)


100

% , e t n a s a p o d a l u m u c A

10 Granulometrías: Alimentación Descarga Rebalse

1 10

100

1000

10000

Tamaño de partícula, µm

100000

Alimentación

F80


Producto

P80

Alimentación fresca

F80 Agua de Adición

Agua de Adición


Producto grueso

Clasificador

P80 Producto fino


F80

Agua de Adición Agua de Adición

Producto grueso

Clasificador

P80 Producto fino


Carga Circulante •

el cuociente entre el flujo de mineral grueso que entrega el clasificador y el flujo de alimentación fresca al circuito, en porcentaje

F

G

F


D A

A

D Clasificador Clasificador


P Q Q

P Producto final

D

C  100 F

D

C  100 F

G

Agua de Adición


G


F80

Producto grueso

A Agua de Adición

D

Clasificador

P

P80

Producto fino

Mineral, ton/hr Agua, m3/hr Pulpa, ton/hr Pulpa, m3/hr Densidad de pulpa, ton/m3 % Solidos (en volumen) % Solidos (en peso)

Carga Circulante, % 350,0

Aliment ación Alimentación Fresca Molino 460,0

Densidad M ineral 2,8

97,0

Densidad Agua 1,0

79,9

Adición Agua - Molino

Descarga Molino

72,0

Adición Agua - Cajón

Aliment ación Hidrociclones

60,0

Descarga Hidrociclones

76,0

Rebalse Hidrociclones

Agua de Adición


G

F80


Producto grueso

A Agua de Adición

D

Clasificador

P

P80

Producto fino


Carga Circulante, % 350,0

Aliment ación Alimentación Adición Fresca Molino Agua - Molino 460,0 2070,0 14,2 520,7 284,3 474,2 2590,7 178,5 1260,0 2,66 2,06 92,0 58,7 97,0 79,9

Densidad M ineral 2,8

Densidad Agua 1,0

Descarga Adición Aliment ación Descarga Rebalse Molino Agua - Cajón Hidrociclones Hidrociclones Hidrociclones 2070,0 2070,0 1610,0 460,0 805,0 575,0 1380,0 508,4 871,6 2875,0 3450,0 2118,4 1331,6 1544,3 2119,3 1083,4 1035,9 1,86 1,63 1,96 1,29 47,9 34,9 53,1 15,9 72,0 60,0 76,0 34,5

Agua de Adición

F Alimentación fresca

Agua de Adición

F80

G

A Producto grueso

D

Clasificador

P


P80

Producto fino


Aliment ación Alimentación Fresca Molino 460,0

Carga Densidad Circulante, % Mineral, t/m3 400,0 2,8

97,0

Densidad Agua, t/m3 1,0

75,0

Adición Agua - Molino

Descarga Molino

72,0

Adición Agua - Cajón

Aliment ación Hidrociclones

64,0

Descarga Hidrociclones

78,0

Rebalse Hidrociclones

Agua de Adición

F Alimentación fresca

Agua de Adición

F80

G

A Producto grueso

Clasificador

P

D


P80

Producto fino


Alimentación Alimentación Adición Fresca Molino Agua - Molino 460,0 1840,0 14,2 613,3 88,0 474,2 2453,3 178,5 1270,5 2,66 1,93 92,0 51,7 97,0 75,0

Carga Densidad Circulante, % Mineral, t/m3 400,0 2,8

Densidad Agua, t/m3 1,0

Descarga Adición Aliment ación Descarga Rebalse Molino Agua - Cajón Hidrociclones Hidrociclones Hidrociclones 1840,0 2300,0 1840,0 460,0 715,6 578,2 1293,8 519,0 774,8 2555,6 3593,8 2359,0 1234,8 1372,7 2115,2 1176,1 939,1 1,86 1,70 2,01 1,31 47,9 38,8 55,9 17,5 72,0 64,0 78,0 37,3

Relación entre Energía Consumida y Tamaño de Partícula Producido

Razón de Reducción y Energía Específica

Etapa

Trituración

Molienda

Sub-etapa

Consumo de energía [kWh/t]

Primaria

0.3 a 0.4

Secundaria

0.3 a 2

Terciaria

0.4 a 3

Primario

3a6

Secundario Terciario

4 a 10 10 a 30

Relación Energía Energía - Tamaño de Partícula Partícula •

Postulado de Bond (3ra ley de la Conminución)

“La energía consumida para reducir el tamaño

80% de un material, es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de este tamaño, definiéndose el tamaño 80% como la abertura del tamiz (en micrones) que deja pasar el 80% en peso de las partículas"

 1 1   E  10W i   F 8 0   P 8 0

Relación Energía - Tamaño de Partícula •

Postulado de Bond, Work Index

El WI depende de: •

El material (resistencia a la conminución)

•

El equipo utilizado

•

Condiciones de operación

Se determina experimentalmente, a través de un ensayo estándar de laboratorio •

Wi representa la resistencia del mineral a ser fracturado y se mide en kWh/tc.

Razón de Reducción y Energía Específica •

El balance entre la energía y la razón de reducción se define a través de la ecuación de Bond y el índice de dureza del mineral a reducir de tamaño:  1 1   E  10W i   F 80   P 80

E 

P kW Q t /h

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