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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU

Facultad de Ciencias e Ingeniera Ingeniera de Minas

CONCENTRACION DE MINERALES

2013-1

Introduccin

Prof. Dr. Adolfo Pillihuaman Zambrano

Docente Seccin Ingeniera de Minas - PUCP

n321Texto escrito a mquina




La Metalurgia comprende el estudio de los metales y

aleaciones desde su obtencin a sus aplicaciones

debidas a sus propiedades (fsicas, qumicas y

mecnicas), pasando por tratamientos trmicos,

mecnicos y qumicos, y por los mtodos de

conformacin y ensayos.



Aunque, no hay posibilidad de separar con rigor el

aspecto fsico del qumico, es usual dividir la

Metalurgia en Metalurgia Extractiva o Qumica y

Metalurgia Transformativa o Fsica

n321Resaltado



La Metalurgia Transformativa comprende el estudio

del estado metlico y su relacin con las propiedades de

la estructura fina, microgrfica y macrogrfica, mediante

el empleo de rayos X, la difraccin electrnica, el

microscopio metalogrfico, ptico y electrnico, los

anlisis trmicos y dilatomtrico, etc., y los ensayos

fsicos y mecnicos y los tratamientos mecnicos y

trmicos con las variaciones en las propiedades fsicas

y mecnicas que se producen en los metales y

aleaciones como consecuencia de los mismos.



A la Metalurgia Extractiva se adscriben

principalmente los mtodos de obtencin de los

metales a partir de sus minerales; en tanto que a la

Metalurgia Transformativa se ocupa de la naturaleza,

estructura y propiedades fsicas y mecnicas de los

metales y aleaciones.



n321Texto escrito a mquinaEsquema general de Metalurgia




n321Texto escrito a mquina2 TIPOS FE


PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU Facultad de Ciencias e Ingeniera Ingeniera de Minas

La Metalurgia Extractiva opera con dos tipos generales

de materias primas: las menas metlicas y las fuentes

secundarias.

n321Resaltado




n321Texto escrito a mquinaFuentes externas:Principalmente la reutilizacin recursos











La fuentes secundarias comprenden las chatarras

metlicas as como subproductos o residuos

industriales o de consumo que contienen metales

libres o en forma combinada.

Contribuyen a la produccin de alrededor del:

50% del hierro, cobre y plomo, 30% del aluminio y zinc y aproximadamente 20% de metales preciosos.



En buena parte, estas fuentes secundarias pueden

introducirse a la metalurgia primaria.

Sin embargo, estos materiales se producen

actualmente en cantidades superiores a las que

puede absorber la metalurgia primaria y por ello se

procesan en plantas de reciclaje.

n321Resaltado



El beneficio o procesamiento de minerales es un

conjunto de operaciones que se realizan para convertir

un producto geolgico en un mineral til para realizar

las operaciones propias de la metalurgia extractiva:

Pasar de mineral a metal.

n321Resaltado

n321Resaltado

n321Subrayado

n321Subrayado

n321Nota adhesivaMINERAL es el q contiene al METAL



n321Nota adhesivaCuando se va directo a Tratamiento ???

n321Texto escrito a mquinaFISICOS

n321Texto escrito a mquinaQUIMICOS


n321Nota adhesivacuando sucede ???



Los minerales

Los minerales por definicin son sustancias

inorgnicas naturales que poseen una composicin y

estructura qumica definida.



Muchos minerales muestran isomorfismo, donde se

produce la sustitucin de tomos dentro la estructura

cristalina por tomos similares sin afectar la estructura

atmica.

Los minerales pueden tambin mostrar polimorfismo,

diferentes minerales teniendo la misma composicin

qumica tienen diferentes propiedades fsicas debido a

la diferencia en la estructura cristalina.

n321Subrayado

n321Subrayado

Una mena metlica puede definirse como una

asociacin de minerales a partir de la cual uno o varios

metales pueden ser obtenidos de forma

econmicamente favorable.



La mena est formada de dos partes: el mineral,

porcin relativamente rica en el metal o elemento que

se desea obtener, de composicin qumica definida; y

la ganga, el estril o desperdicio.

n321Subrayado

n321Subrayado



La ganga generalmente es rocosa, silicatos o calizas.

Solo pocos metales se encuentran nativos en las menas,

estos son el oro, el cobre, la plata, el platino. Lo corriente

es encontrarlos en forma de combinaciones qumicas

estables.

n321Subrayado

Yacimientos

Un yacimiento puede ser descrito brevemente como

una acumulacin de mineral en una cantidad tal que

pueda ser extrado econmicamente.



Esto se determina por el precio del mineral en el

mercado y este puede variar de acuerdo a la

demanda.

Con el paso del tiempo y el agotamiento de

depsitos ricos y accesibles, un depsito mineral no

rentable puede convertirse en un yacimiento.

n321Subrayado



Mejoras metalrgicas e introduccin de nuevos mtodos,

se convierten tambin en factores que hacen posible la

explotacin de depsitos hasta ahora considerados no

rentables.

As la introduccin de la flotacin en la concentracin de

minerales permiti la recuperacin de cobre de un

material con 1% de Cu, considerado antes no rentable.

n321Texto escrito a mquinaFactores q apoyan a Mena

n321Subrayado



Los factores que determinan la conveniencia de

explotar y procesar un depsito econmicamente

pueden resumirse en:

Ubicacin y tamao del depsito.

El contenido metlico o ley del metal o metales potencialmente extrables.

El precio del metal: Un mineral con 10% de aluminio no es mena de este metal; mientras que uno con 10

ppm de oro puede considerarse una mena rica.

n321Resaltado

n321Resaltado

n321Resaltado

n321Resaltado



Los costes de explotacin minera:

Dependen del tamao y tipo de yacimiento.

Los grandes depsitos superficiales, explotables a cielo abierto, permiten trabajar con leyes ms

bajas.

Los pequeos o profundos yacimientos, explotables nicamente por minera subterrnea.

n321Subrayado



Los costes de los procesos de extraccin.

Dependen tanto de las caractersticas fsico qumicas de la mena como las del metal que se va a

obtener.

Las menas con minerales fcilmente concentrables o bien fcilmente solubles, posibilitan trabajar con

yacimientos de leyes menores.

n321Subrayado



La presencia de elementos txicos o de difcil comercializacin, (las impurezas, elementos como

arsnico, antimonio, bismuto, cadmio, mercurio y

teluro, reducen o incluso anulan el valor de una

mena).

Contenido del depsito, su mineraloga, y su textura. (La textura se refiere al tamao y la distribucin de

los minerales con valor dentro del yacimiento.

n321Nota adhesivaCastigos:SB,hgBonificaciones: Ag y AU

n321Subrayado

n321Texto escrito a mquinaX esto es q py NO ES MENA



Sin embargo, con frecuencia, el mineral se presenta

finamente diseminado, y es necesario un examen

microscpico para estudiar su presencia.

Es importante conocer la naturaleza de los minerales

para su procesamiento, pues existe diferencia entre la

mena y ganga.

Aspectos financieros, requerimientos para inversin,

capital de trabajo, costos de capital, impuestos, patentes

y regalas.



Costos de operacin mina:

Los costos en minera subterrnea son ms altos que en minera a cielo abierto y aluvial, y es ms

econmico solamente en yacimientos con alto contenido.

Contenidos de 0.8 a 2 % son tpicos en una mina subterrnea de Sn, mientras que en una operacin

aluvional se puede trabajar con leyes mucho ms bajas.

Una operacin con draga en Malasia puede procesar material con un contenido de 0.02 % de Sn o menos 1 %.

n321Subrayado



Costos de servicios, tales como suministro de energa, agua, caminos, dique de colas o relaves, etc.

Demanda del mineral concentrado, precio del metal, y valor del concentrado puesto mina.

Flujograma de tratamiento en la planta de concentracin, costos de operacin, leyes de

concentrado, recuperacin obtenible.

Se debe tomar en cuenta que el precio del metal en

el mercado no se aplica en su totalidad al

concentrado.

Los trminos de compra establecidos por la

fundicin se basan generalmente en un contenido

nominal del concentrado, contenidos bajos son

penalizados en relacin directa con el contenido

del metal.





Los costos de fundicin y refinacin son deducidos

juntamente con un porcentaje por las prdidas de

tratamiento. Impurezas en el concentrado, las que

estn sobre los lmites especificados, son

penalizadas

Pero tambin se bonifica por metales preciosos que

pueden ser recuperados del concentrado.

Por lo tanto, el precio del concentrado en el mercado

vara de acuerdo a su ley y contenido de impurezas.

n321Nota adhesivaAY y AG

n321Resaltado

El contenido de metal mnimo para que un depsito

sea calificado como yacimiento vara de metal a

metal de acuerdo a los factores anotados

anteriormente.

Hay muchas plantas que recuperan mineral

tratando colas, donde la ley de cabeza es mucho

ms baja de la ley que podra ser econmica para

una operacin subterrnea.





A los yacimientos frecuentemente se los clasifica de

acuerdo a la naturaleza del mineral valioso que

contienen.

As, en los yacimientos nativos, el metal est en forma natural, como el oro, platino.

En yacimientos sulfurosos el metal est en forma de sulfuros y en yacimientos oxidados el metal se presenta

en forma de xidos.

Yacimientos complejos son aquellos que contienen cantidades rentables de ms de un mineral valioso.

n321Resaltado

n321Resaltado

Los minerales metlicos se encuentran frecuentemente en ciertas asociaciones, como la

galena y esfalerita, por ejemplo, van comnmente

asociadas, tambin sulfatos de cobre con esfalerita, en

menor grado.

La pirita (FeS2) suele estar tambin asociada a los minerales indicados.

Tambin los yacimientos se clasifican de acuerdo a la naturaleza de las gangas, tal como calcreos o bsicos

(ricos en cal) silceos cidos (ricos en slice).



n321Resaltado

PRINCIPIOS FSICOS Y QUMICOS QUE SE UTILIZAN

EN LA CONCENTRACIN DE MINERALES

En el procesamiento de minerales se hacen uso de

propiedades fsicas y qumicas de minerales y rocas.

La diferencia en su comportamiento entre el mineral

valioso y los minerales no valiosos proporcionan mtodos

para la separacin de stos de los otros.



Las propiedades fsicas y qumicas de inters en la

concentracin de minerales son:

Gravedad Dureza Peso especfico y densidad Sedimentacin Fuerza centrfuga y centrpeta Trabajo y potencia Energa Adsorcin Rozamiento pH Viscosidad Principio de Arqumedes





OBJETO DE LA CONCENTRACIN DE MINERALES

El objetivo es de producir un concentrado del mineral

valioso con una ley, la ms alta posible y a un costo lo

ms bajo posible.

La recuperacin, del mineral valioso, debe ser la ms

alta posible y el rechazo del material sin valor debe ser

la ms alta posible.

Todas las partes de la plantas deben estar, de tal

manera sincronizadas, que se logre el mximo de

retorno por tonelada de mineral tratado.

n321Subrayado



El mineral de la mina (run-of-mine) est constituido de

minerales valiosos y no valiosos (ganga).

El procesamiento o la concentracin de minerales tiene

por objeto preparar el mineral de la mina para extraer el

mineral valioso.

n321Resaltado

n321Texto escrito a mquinaMENA + GANGA

Concentracin de minerales

Es un proceso de separacin entre las partes con

valor (mena) y las sin valor (ganga), para producir

una porcin enriquecida, o concentrado, que

contiene la mayor parte del mineral valioso, y un

descarte, o cola, o relave que contiene material

estril.

Reduce la cantidad de material que debe ser

manipulada en las plantas, reduce a si mismo la

cantidad de energa y reactivos para producir el

metal puro en procesos siguientes.



n321Subrayado



n321Texto escrito a mquinaLA LEY TIENEQ VER CON ELPRECIO DELCONCENTRADO

Diagrama de flujo de una planta concentradora



n321valo

n321Lnea

n321Texto escrito a mquina195+64=259

n321Llamada C =25%

n321Cuadro de textoCircuito cerrado

Representacin esquemtica de equipos de planta

concentradora






n321Cuadro de textot

Importancia:

La concentracin de minerales es una operacin

unitaria dentro de la Ingeniera Metalrgica y

comprende desde la etapa que sale el mineral del

socavn o tajo abierto hasta la concentracin

propiamente dicha por separacin tanto fsica como

qumica de la mena y la ganga.



Es importante tener conocimiento de esto para el

Ingeniero de Minas ya que las tres ingenieras,

Geolgica, Minas y Metalrgica, estn ligadas y

trabajan juntas en la exploracin, explotacin y

concentracin-transformacin del bien mineral.



Conceptos:

Mineral, es el producto de la explotacin de una mina,

ya sea que este producto tenga o no valor comercial,

este est constituido por la mena (parte valiosa) y la

ganga (parte estril o inservible)

Mena, esta constituida por especies mineralgicas

valiosas y cuyo aprovechamiento constituye el motivo

fundamental de la explotacin minera.

Ganga, esta constituida casi siempre por especies

mineralgicas terrosas o ptreas, principalmente cuarzo,

o ciertos minerales metlicos sin valor comercial como

pirita (FeS2), etc y otros que son perjudiciales como

arsenopirita (FeAsS), rejalgar (AsS), oropimente

(As2S3), estibina (SbH3), etc.



En todo tratamiento de concentracin de minerales se

denomina:

Cabeza, al mineral bruto que se alimenta al

tratamiento

Concentrado, al material valioso que se obtiene por

el procedimiento de concentracin empleado y que

contiene la mayor parte de la especie mineralgica

valiosa.

Relave, es la parte sin valor que sale del tratamiento,

est constituido fundamentalmente por ganga y lleva

consigo algo de mena



En forma general las operaciones que llevan a la

concentracin de minerales pueden ser clasificadas en

cuatro:

Preparacin del mineral Concentracin (separacin slido-slido), propiamente dicho

Desaguado (separacin slido-lquido) Operaciones de transporte y almacenamiento



Fase O Mg Al Si Ca Cr Fe

1 12.26 11.73 15.25 0.73 0.29 41.78 17.95

2 27.06 23.38 1.47 42.21 0.39 1.24 4.25

3 14.22 10.74 13.66 0.47 0.27 41.0 19.65

4 20.29 0.52 15.99 60.57 1.41 0.77 0.45

5 Resina de embutimiento

Imagen de barrido electrnico (EDS)

Composicin qumica de las fases presentes



Malla Abertura (m) % ac. retenido % ac. pasante

100 147 0.00 100

150 104 0.75 99.25

200 74 20.96 79.04

270 53 73.39 26.61

400 38 97.18 2.82

-400 100 0.00

Distribucin granulomtrica del concentrado (cromita)

Anlisis Cr2O3 Fe2O3 FeO SiO2 Al2O3 MgO CaO CO2 voltiles Fe total

Ferbasa 41.2 na 16.86 5.66 17.29 15.63 0.38 na na 13.1

Outo

kumpu

43.7 6.1 12.50 4.30 17.40 15.30 0.30 0.43 0.98 13.8

Composicin qumica del concentrado (difraccin de rayos X)



Preparacin del mineral:

Consiste en operaciones de reduccin de tamao y

separacin de partculas (trituracin-tamizado en

rangos gruesos y molienda-clasificacin en rangos

finos), para liberar los minerales valiosos de los

estriles y preparar el conjunto en un rango de

tamaos adecuados.



La concentracin puede realizarse por cualquiera de los

siguientes mtodos:

Flotacin, su aplicacin se basa en la diferencia entre las

propiedades superficiales de las partculas. Es el mtodo

mas importante de concentracin y tiene aplicaciones en

la obtencin de concentrados de sulfuros, de carbonatos,

silicatos, xidos, fosfatos, elementos nativos (oro, cobre,

plata) y carbones.



Gravimetra, consiste en la separacin slido-slido

utilizando la diferencia entre las densidades de los

minerales; se utiliza especialmente en la concentracin

de minerales de plomo, oro, estao, tungsteno y otros.

Magnetismo, mtodo de concentracin que utiliza la

diferencia entre las susceptibilidades magnticas de los

minerales. Encuentra cada vez mayor aplicacin debido

al desarrollo de aparatos que permiten separar

materiales con susceptibilidades magnticas muy bajas.



Electrosttica, se aplica a casos especficos de

minerales que pueden ser separados debido a sus

propiedades conductoras de electricidad.

Escogido pallaqueo, sin duda es el mtodo ms

antiguo de concentracin y consiste como su nombre lo

indica, en el escogido a mano mediante la ayuda de

aparatos, de un mineral valioso aprovechando su

diferenciacin en color, brillo, fluorescencia, etc. de los

materiales estriles.



El desaguado, constituye un conjunto de operaciones

de separacin slido-lquido (sedimentacin

espesamiento, filtracin y secado) que se realizan con

el fin de eliminar agua (que en muchos casos es

reciclada) de las pulpas de concentrados y relaves

originados durante la concentracin.



Operaciones coadyuvantes, se denomina as a las

operaciones de almacenamiento de minerales relaves

en tolvas canchas, al transporte de slidos en fajas,

tornillos, cangilones, etc. de pulpas impulsadas por

bombas a travs de tuberas.



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