UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA GEOLGICA MINERA YMETALRGICAESTUDIO REFERENTE AL PROCESAMIENTO DEARCILLA, FACTIBILIDAD PARA LARECUPERACIN DE CAOLINITA DE MENAS DEARCILLA DE BAJA LEY CON ALTOSCONTENIDOS DE SLICEEN CEMENTO ANDINO S.A.TESISPARA OPTAR EL TTULO PROFESIONAL DE:INGENIERO METALURGISTAPRESENTADO POR:WALTER ANGEL RIVERA SOLRZANOLima Per20061AGRADECIMIENTOAgradezcoamis padres yhermanas por habermeapoyadomoralmenteyeconmicamente para poder llegar a ser un Ingeniero Metalurgista.Tambin,agradezcoa misprofesoresuniversitariosporsusenseanzastantoenelaspecto acadmico como en lo personal.Por ltimo, agradezco a todos los colegas de las distintas ramas de la ingeniera conquienes tuve la oportunidad de trabajar y por compartir sus conocimientos.2NDICEPgina.Resumen de la Investigacin.CAPTULO IINTRODUCCIN....... 111.1.- Antecedentes de la Investigacin........ 13CAPTULO IIMARCO TERICO........ 172.1.- Minerales de Arcilla........ 172.1.1.- Silicatos.......172.1.2.- Clasificacin de silicatos........ 182.1.3.- Grupo de los minerales arcillosos........... 202.1.4.- Propiedades fisicoqumicas de las arcillas.. 222.1.5.- Empleo de la caolinita como materia prima en la fabricacin de cemento 24CAPTULO IIICARACTERIZACIN DEL MINERAL INVESTIGADO........ 283.1.- Identificacin del mineral............... 283.2.- Composicin mineralgica del mineral..... 283.2.1.- Anlisis qumico por difraccin de rayos X... 293.2.2.- Anlisis qumico por va clsica hmeda: gravimetra y volumetra. 333.2.3.- Anlisis qumico por fluorescencia de rayos X.. 36CAPTULO IVPRUEBAS EXPERIMENTALES.......... 404.1.- Proceso de Dispersin de la Caolinita y la Slice... 404.2.- Proceso de Sedimentacin de la Slice.... 424.3.- Condiciones para las pruebas de Dispersin y Sedimentacin.... 4334.4.- Condiciones para las pruebas de Molienda... 444.5.- Condiciones para las pruebas de Clasificacin......... 45CAPTULO VRESULTADOS EXPERIMENTALES.................. 465.1.- Resultados de las pruebas de Dispersin y Sedimentacin.......... 465.1.1.- Resumen de resultados de los balances de ensayes........ 465.1.2.- Ecuaciones que relacionan a las variables operativas................ 485.2.- Resultados de las pruebas de Molienda......... 495.2.1.- Resumen de resultados de los anlisis granulomtricos................................. 495.2.2.- Resumen de resultados de los anlisis granuloqumicos................................ 535.2.3.- Ecuaciones que relacionan a las variables operativas............ 555.2.4.- Contenido de contaminantes lcalis, sulfato y magnesita.......... 585.3.- Resultados de las pruebas de Clasificacin........... 605.3.1.- Balance de ensayes Arcilla del sector A.................. 605.3.2.- Balance de ensayes Arcilla del sector B...... 605.4.- Diagrama de flujo del proceso de Molienda y Clasificacina nivel de laboratorio....... 61CAPTULO VIDISCUSIN DE LOS RESULTADOS EXPERIMENTALES... 626.1.- Discusin de los resultados de las pruebas de Dispersin ySedimentacin.. 626.2.- Discusin de resultados de las pruebas de Molienda.... 636.3.- Discusin de resultados de las pruebas de Clasificacin...... 67CAPTULO VIIPROCESO INDUSTRIAL PLANTEADO........ 687.1.- Cubicacin del Lote N 1 de Arcilla Marginal.............. 687.2.- Dimensionamiento de equipos para el Proceso Industrial....... 697.2.1.- Dimensionamiento del molino de bolas........ 697.2.2.- Dimensionamiento del alimentador de faja... 747.2.3.- Dimensionamiento de la bomba centrfuga horizontal...... 767.2.4.- Dimensionamiento del hidrocicln............ 787.3.- Costos aproximados de los equipos.... 797.4.- Dimensionamiento de la tolva de finos...... 797.5.- Dimensionamiento de las cochas de sedimentacin.. 7947.6.- Diagrama de flujo del proceso de Molienda y Clasificacina nivel industrial...... 80CAPTULO VIIICONCLUSIONES GENERALES.. 81CAPTULO IXRECOMENDACIONES.................. 85CAPTULO XBIBLIOGRAFA...... 87APNDICES1.1.- Fundamento Terico de la Dispersin....... 901.1.1.- Sistema arcilla agua..... 901.1.2.- Partculas coloidales....... 921.1.3.- La doble capa elctrica....... 951.2.- Fundamento Terico de la Sedimentacin...... 1071.2.1.- Sedimentacin de partculas finas en un fluido.... 1081.2.2.- Sedimentacin de partculas gruesas en un fluido.... 1101.2.3.- Sedimentacin de partculas intermedias en un fluido......... 1121.2.4.- Sedimentacin obstaculizada... 1141.3.- Fundamento Terico de la Molienda................................................... 1151.3.1.- Molienda... 1151.3.2.- Molinos rotatorios......... 1161.3.3.- Parmetros de la molienda........ 1201.4.- Fundamento Terico de la Clasificacin............................................. 1271.4.1.- Clasificacin......... 1271.4.2.- Hidrociclones........ 1281.4.3.- Variables operativas de los hidrociclones.... 1291.4.4.- Aspectos operativos de los hidrociclones..... 13151.5.- Fundamento Terico de los Anlisis Qumicos porva clsica hmeda- Gravimetra y Volumetra....... 1341.5.1.- Anlisis qumico gravimtrico...... 1341.5.2.- Anlisis qumico volumtrico... 1401.6.- Fundamento Terico de los Equipos Electrnicos utilizados.... 1431.6.1.- Difractmetro de rayos X Shimadzu 6000.... 1431.6.2.- Espectrmetro secuencial de rayos X SRS 3000... 1481.6.3.- Granulmetro CILAS 1064...... 1522.1.- Resultados del anlisis por difraccin de rayos X INGEMMET........... 1553.1.- Pruebas de Dispersin y Sedimentacin.................. 1563.1.1.- Materiales, equipos y reactivos empleados para las pruebas.... 1563.1.2.- Procedimientos de las pruebas...... 1573.2.- Pruebas de Molienda y Clasificacin... 1583.2.1.- Materiales y equipos empleados en las pruebas... 1583.2.2.- Procedimientos de las pruebas de molienda y clasificacin..... 1593.3.- Anlisis qumico por Gravimetra y Volumetra Procedimiento... 1613.3.1.- Disgregacin y ataque de las muestras..... 1613.3.2.- Determinacin de la slice total - Gravimetra...... 1633.3.3.- Determinacin de la mezcla almina/hematita Gravimetra......... 1643.3.4.- Determinacin de la hematita Volumetra......... 1663.4.- Anlisis qumico por Fluorescencia y Difraccin de rayos X.Procedimiento......... 1673.5.- Anlisis granulomtrico con el Granulmetro - Procedimiento............... 1684.1.- Resultados de las pruebas de Dispersin y Sedimentacin........ 1704.1.1.- Balances de ensayes Grupo N 1............... 1704.1.2.- Balances de ensayes Grupo N 2....... 1724.1.3.- Balances de ensayes Grupo N 3................... 1754.2.- Resultados de las pruebas de Molienda....... 1784.2.1.- Anlisis granulomtrico.... 178Anlisis granulomtrico de las muestras gruesas (+38 m)........ 178Anlisis granulomtrico de las muestras finas (-38 m)..... 1924.2.2.- Anlisis granuloqumico....... 1964.2.3.- Determinacin de los ndices de trabajo (Wi)...... 2015.1.- Tablas y grficos utilizados para el dimensionamiento de equipos............. 2026.1.- Proceso de fabricacin de cemento en Cemento Andino S.A............. 2097.1.- Tipos de cemento..... 2158.1.- Diagramas de flujo de Cemento Andino S.A.. 2186Pgina.LISTADO DE TABLAS:Tab. 1: Composicin porcentual del clinker.. 25Tab. 2: Composicin mineralgica del clinker.. 26Tab. 3: Mineraloga de las muestras de cabeza de la arcilla marginal... 29Tab. 4: Mineraloga de las muestras de arcilla procesada y recuperada.... 30Tab. 5-7: Composicin mineralgica de las arcillas marginales... 34Tab. 8: Composicin mineralgica de la arcilla comerciable.... 35Tab. 9 y 10: Composicin mineralgica de las arcillasprocesadas y recuperadas...... 37Tab. 11: Composicin mineralgica de la arcilla marginal del sector C... 39Tab. 12: Velocidad y tiempo de sedimentacin de la slice - Stokes..... 42Tab. 13: Velocidad y tiempo de sedimentacin de la caolinita - Stokes... 42Tab. 14: Carga y nivel de bolas del molino de Bond..... 44Tab. 15 y 16: Resultados de las pruebas de dispersin y sedimentacin... 46Tab. 17: Resultados de los anlisis granulomtricos muestras gruesas.......... 49Tab. 18: Resultados de los anlisis granulomtricos muestras finas.......... 51Tab. 19 y 20: Resultados de los anlisis granuloqumicos........ 53Tab. 21: Resultados de lcalis de las pruebas de molienda... 58Tab. 22: Resultados de sulfato y xidos (Mg y Ca) de las pruebas de molienda.. 59Tab. 23: Cubicacin del lote N 1 de arcilla marginal....... 69Tab. 24: Distribucin de bolas del molino industrial......... 71ApndicesTab. 1 y 2: Resultados de los anlisis qumicos por difraccin de rayos X..... 155Tab. 3: Serie de tamices utilizados...... 159Tab. 4-10: Anlisis granulomtrico de las muestrasgruesas (+38 m), arcilla del sector A......... 178Tab. 11-17: Anlisis granulomtrico de las muestrasgruesas (+38 m), arcilla del sector B......... 185Tab. 18-24: Anlisis granulomtrico de las muestrasfinas (-38 m), arcilla del sector A.......... 192Tab. 25-31: Anlisis granulomtrico de las muestrasfinas (-38 m), arcilla del sector B.......... 194Tab. 32-38: Anlisis granuloqumico de las muestras molidas del sector A... 196Tab. 39-45: Anlisis granuloqumico de las muestras molidas del sector B... 198Tab. 46-54: Dimensionamiento de equipos......... 202LISTADO DE FIGURAS:Fig. 1: Flow sheet de la Planta de lavado de mineral o deslamado... 16Fig. 2: Estructura de las unidades bsicas de las arcillas........... 21Fig. 3: Sistema de cristalizacin de la caolinita..... 22Fig. 4: Estructura laminar de las arcillas, intercambio de cationes en sus capas... 24Fig. 5: Flow sheet del proceso de molienda y clasificacina nivel de laboratorio.... 617Fig. 6: Flow sheet del proceso de molienda y clasificacina nivel industrial.... 80ApndicesFig. 1 y 2: Carga elctrica en las partculas....... 93Fig. 3: pH versus carga superficial.... 94Fig. 4 y 5: Configuracin esquemtica de la doble capa elctrica......... 97Fig. 6: Modelo de la doble capa difusa de Stern Gouy... 99Fig. 7: Variacin de la densidad de iones en la capa difusa.... 100Fig. 8: Potencial zeta contra potencial superficial... 102Fig. 9 y 10: Energa neta y potencial de interaccin 103Fig. 11-13: Potencial de una partcula coloidal, variacincon la concentracin de iones........... 106Fig. 14: Seccin transversal de un molino de bolas en operacin... 119Fig. 15: Circuito cerrado directo de molienda y clasificacin. 122Fig. 16: Circuito cerrado inverso de molienda y clasificacin 122Fig. 17: Representacin esquemtica de la clasificacin..... 128Fig. 18: Partes de un hidrocicln. 129Fig. 19: Torbellinos originados en el interior del hidrocicln. 131Fig. 20: Difractmetro de Rayos X Shimadsu 6000..... 143Fig. 21: Generacin de los Rayos X 144Fig. 22: El espectro electromagntico.. 146Fig. 23: Espectrmetro secuencial de Rayos X SRS 3000... 148Fig. 24: Proceso de anlisis de muestras por fluorescencia de rayos X....... 151Fig. 25: Granulmetro - CILAS 1064.. 152LISTADO DE GRFICOS:Grf. 1: Difractograma de las muestras de cabeza de arcilla marginal...................... 31Grf. 2: Difractograma de las muestras de arcilla procesada y recuperada... 32Grf. 3 y 4: Distribucin granulomtrica de las muestrasgruesas (+38 m), arcilla de los sectores A y B......... 50Grf. 5 y 6: Distribucin granulomtrica de las muestrasfinas (-38 m), arcilla de los sectores A y B...... 52Grf. 7: Granulometra vs tiempo de molienda de la arcilla del sector A..... 55Grf. 8: Granulometra vs tiempo de molienda de la arcilla del sector B.. 55Grf. 9: Ley de almina vs tiempo de molienda de la arcilla del sector A.... 56Grf. 10: Ley de almina vs tiempo de molienda de la arcillad del sector B.... 56Grf. 11: Recuperacin de almina vs tiempo de molienda de laarcilla del sector A.. 57Grf. 12: Recuperacin de almina vs tiempo de molienda de laarcilla del sector B.. 57ApndicesGrf. 1-3: Dimensionamiento de equipos................................................................ 2068RESUMENLa presente investigacin comprende el desarrollo de diversas pruebas a nivelde laboratorio destinadas a recuperar la caolinita de canteras de arcilla marginal conaltoscontenidosdeslice. Paraestoseplantearondosmtodosdeprocesamientodestinados a beneficiar este mineral no metlico:1.- Mtodo de dispersin y sedimentacin.2.- Mtodo de molienda y clasificacin.Las muestras dearcillamarginal pertenecenal loteN 1sectores A, ByC.Previamente al desarrollo de las pruebas se determin la composicin mineralgicadel mineral de arcilla mediante Difraccin de Rayos X. Con este anlisis qumico seconfirma que se trata de arcilla caolintica (2SiO2.Al2O3.2H2O), con alto contenidode slice (SiO2) y cantidades significativas de hematita (Fe2O3), principalmente.Para realizar las pruebas con el mtodo de dispersin y sedimentacin, se prepararonmuestras de arcilla marginal con una granulometra 100 % - malla N 100 (150 m),y 100 % -malla N 170 (90 m).Los parmetros operativos fueron los siguientes: La granulometra de la muestra de arcilla marginal: 100 % -150 m y -90 m. Peso de muestra de arcilla marginal: 50, 75 y 100 g. Peso de carbonato de sodio: entre 0,3 y 1,5 g (8 pzc), positivas (pH < pzc) o neutras (pH = pzc).Las cargas presentes definirn el tipo de iones que se adsorbern sobre la superficie.Cuandoprevalecensuperficies cargadas negativamente, sonlos cationes los quetendern a acercarse a ella, tal como se muestra en el esquema de formacin de doblecapa elctrica. En este caso, los cationes ubicados en la regin estructurada, son losque podran evaluarse como cationes intercambiables, aunque no siempre esto puedasuceder, ya que un catin es intercambiable siempre y cuando pueda ser removidoporotro. Loscationesorgnicos, quesonatradossobrelasuperficieporfuerzaselectrostticas y tambin por fuerzas de Van der Waals, generalmente son capaces dedesplazar a los cationes inorgnicos que se encuentren en el sistema.24Las causas de la capacidad de cambio de cationes de las arcillas son:- Sustituciones atmicas dentro de la red.- Existencia de bordes (superficies descompensadas).- Disociacin de los (OH)-de las capas basales.- Enlaces de Van der Waals.En las arcillas, adems en su superficie, los iones pueden entrar entre las lminas.Figura N 4. Estructura laminar de las arcillas, intercambio de cationes en sus capas.(Fuente: www.monografas.com).2.1.5.- Empleo de la caolinita como materia prima en la fabricacin de cemento.Parafabricar cementopuedenutilizarsetantominerales deorigennaturalcomo productos industriales. Como minerales de partida sirven sustancias minerales,que contienen los compuestos principales del cemento: cal, slice, almina y xido dehierro; losmineralesqueaportanestoscompuestossonlacaliza, lacaolinitaylahematita; estos minerales no estn puros por tanto presentan principalmenteimpurezas de slice en cantidades controladas.25La arcilla caolintica es la segunda materia prima importante para lafabricacin de cemento. Este mineral aporta el compuesto de almina para laformacin de dos de los compuestos cristalinos del clinker. Tambin, las arcillas sonlos que aportan los compuestos alcalinos al cemento.Luegodetriturar, moler yclasificarestosmineralesseobtieneel crudo(muestrafina), el cual es alimentado a un horno rotatorio en el cual por medio de un procesodecalcinacinysinterizacin(1420C), seobtieneel clinker (muestrasgruesa).Finalmente el clinker junto con el yeso y/o puzolana se muelen para producir el tipodecementorequerido. Lascantidadesporcentualesaproximadasdelosmineralesparaformar el clinker sonlos siguientes: caliza92%, arcillacaolintica4%yhematita 4 %.2.1.5.1.- Fases minerales del clinker en el cemento portland.El clinker de cemento portland contiene, de modo aproximado, los siguientescompuestos qumicos:Tabla N 1: Composicin porcentual del clinker.(Fuente: Manual Tecnolgico del Cemento Walter Duda).Compuestos Cantidad (%)CaO 58-67SiO216-26Al2O34-8Fe2O32-5MgO 1-5SO40,1-2,5P2O50-1,5K2O + Na2O 0-1TiO20-0,526Losmineralesdel clinkernosonunacombinacinpura, sinosonfasesdecristales mixtos que contienen los compuestos de otras fases, en pequeas cantidades,en enlace cristalino, as como tambin a las restantes sustancias qumicas queacompaan al clinker, incapaces de formar fases autnomas. Los principalescomponentes cristalinos del clinker son los siguientes:Tabla N 2: Composicin mineralgica del clinker.(Fuente: Manual Tecnolgico del Cemento Walter Duda). La alita (C3S), es el principal y decisivo mineral del clinker para suscualidades de resistencia inicial. De la alita se conocen seis modificaciones,enelclinkersoloaparecendosmodificacionesaaltatemperatura, quesonestabilizadas por la presencia de tomos extraos a ella. La belita (C2S), este mineral determina el incremento de la resistenciaconforme pasa el tiempo, fundamentalmente es la modificacin beta (b) delC2S. La belita se endurece mucho ms lentamente que la alita; sin embargo,despus de largos plazos, alcanza la misma resistencia de aquella. Elaluminatotriclcico(C3A), reaccionamuy rpidamenteconelagua;sinembargo, no posee ninguna propiedad hidrulica destacable, aunque eleva laresistencia inicial del cemento en combinacin con los silicatos. El ferrito aluminato tetraclcico (C4AF), contribuye poco al endurecimientohidrulico del cemento.Laadicindeyeso(CaSO4.3H2O), mejoralahidratacindel cementodurantesuutilizacin. Tambin, laadicindepuzolana(SiO2), mejoralaresistenciafsicayqumica del cemento.Designacin Frmula AbreviaturaSilicato triclcico (alita) 3CaO.SiO2C3SSilicato diclcico (belita) 2CaO.SiO2C2SAluminato triclcico 3CaO.Al2O3C3AFerrito aluminato tetraclcico 4CaO.Al2O3.Fe2O3C4AF272.1.5.2.- Mdulos del cemento.Son parmetros operativos que se controlan constantemente para obtener losdiferentes tipos de cemento, estos parmetros deben de cumplir con normasestablecidas los cuales al final determinarn la calidad del cemento producido.Estos mdulos se obtienen al relacionar las cantidades porcentuales de los principalescompuestos del cementocomoson: cal (CaO), almina(Al2O3), slice(SiO2) yhematita (Fe2O3). Los principales mdulos son los siguientes: Mdulohidrulico(HM), los cementos de buena calidadtienenunmdulohidrulico del orden de 2. Los cementos con HM2,4 no presentan un volumenestable.) /(3 2 3 2 2O Fe O Al SiO CaO HM + + = Mdulo de silicatos (SM), el valor del mdulo de silicatos vara entre 1,9 y 3,2.Losvaloresfavorablesestnentre2,2y2,6. Unmdulodesilicatocrecienteimplica empeoramiento de las condiciones de coccin del clinker por descenso dela fase lquida y baja tendencia a la formacin de costra; tambin, el fraguado y elendurecimiento se vuelve lento. Si el mdulo es decreciente crece la cantidad dela fase lquida,esto condiciona la buena aptituda la coccin del clnkery a laformacin de la costra.) /(3 2 3 2 2O Fe O Al SiO SM + = Mdulo de almina (TM), el mdulo de almina exhibe valores entre 1,5 y 2,5.Haycementosconcontenidosbajosenalminaconmdulosdealminapordebajo de 1,5 (llamados ferro-cementos). El mdulo de almina es decisivo parala composicinde lafase lquida delclinker. Unmdulode almina altoparamdulodesilicatobajodacomoresultado, entreotrascosas, uncementodefraguado rpido ya que exige mayor cantidad de yeso para su regulacin.3 2 3 2/ O Fe O Al TM=28CAPTULO IIICARACTERIZACIN DEL MINERAL INVESTIGADO3.1.- Identificacin del mineral.Luego de manipular y realizar un examen visual a estos minerales arcillosos sedeterminan algunas propiedades fsicas y organolpticas, las cuales son: Se presenta en forma masiva. Su dureza es relativamente baja, se raya con la ua. Presenta una densidad relativamente baja 2,67 g/cm3(mtodo de la botella deLe Chatellier, pgina N 68). La fractura es terrosa. Su coloracin es una mezcla de varios colores: amarillo, marrn y rojo. La raya es de color marrn-rojiza. Presenta un brillo mate.Al tacto es polvoriento, terroso y untuoso. Tambin, mancha como una tiza y huele atierra mojada.3.2.- Composicin mineralgica del mineral.Para determinar la composicin mineralgica del mineral se utilizaron tresmtodos de anlisis qumicos, son los siguientes: Difraccin de rayos X. Gravimetra y Volumetra. Fluorescencia de rayos X.29A continuacin se muestran las composiciones mineralgicas obtenidas en lasarcillas marginales y en las arcillas procesadas, mediante los tres mtodos analticosmencionados:3.2.1.- Anlisis qumico por Difraccin de rayos X.Con el anlisis qumico por Difraccin de rayos X, se pueden realizar anlisisqumicoscualitativosysemi-cuantitativos. Enlapresenteinvestigacinseutilizeste mtodo para determinar todos los minerales presentes en las muestras de cabeza arcilla marginal del lote N 1 (sectores A y B). Tambin se analizaron las muestrasde arcilla procesada y recuperada.Tabla N 3. Composicin mineralgicade la muestra de cabeza de la arcillamarginal del lote N 1 sectores A, B y C.Mineral Frmula qumicaSlice SiO2Caolinita 2SiO2.Al2O3.2H2OHematita Fe2O3Anatasa TiO2Muscovita (K,Na)(Al,Mg,Fe)2Interpretacin: Setratadeunmineral dearcillacaolinticaquecontienecomoimpurezas minerales de slice, hematita, anatasa y muscovita. Segn el difractograma(graficoN1),lascantidadesporcentualesde cada mineralvarande acuerdoalasiguienteserie: slice>caolinita>hematita>anatasa>moscovita. Esdecir, haymayorcantidaddeslicequedecaolinitay assucesivamente;segnlosresultadosdeladifraccin(pginaN155delosapndices), noseobtienenvaloresexactosportratarse de un anlisis semi cuantitativo, las intensidades obtenidas en eldifractograma son relativas y no absolutas como es el caso de un anlisis cuantitativopor fluorescencia.30Tabla N 4. Composicin mineralgica de lamuestras de arcilla caolintica procesada yrecuperada del lote N 1 sectores A y B.Mineral Frmula qumicaSlice SiO2Caolinita 2SiO2.Al2O3.2H2OHematita Fe2O3Anatasa TiO2Muscovita (K,Na)(Al,Mg,Fe)2Interpretacin: Setratadeunmineral dearcillacaolinticaquecontienecomoimpurezas minerales de slice, hematita, anatasa y muscovita. Segn el difractograma(grfico N 2), las cantidades de cada mineral varan de acuerdo a la siguiente serie:slice>caolinita>hematita>anatasa>muscovita. Es decir, hay mayor cantidad de sliceque de caolinita y as sucesivamente; segn los resultados de la difraccin (pgina N155 de los apndices), no se obtienen valores exactos por tratarse de un anlisis semicuantitativo, las intensidades obtenidas enel difractogramasonrelativas ynoabsolutas como es el caso de un anlisis cuantitativo por fluorescencia.La diferencia entre las tablas N 3 y N 4, es que la cantidad de caolinita aumenta yla de slice disminuye significativamente por efectos de ambos mtodos deprocesamiento.31Difractograma de las muestras de arcilla marginal de los sectores A, B y C. Tubo de cobre, energa de 40 kV y 30 mA. (Fuente: INGEMMET).slicehematitaanatasacaolinitamuscovitaGrfico N 1.32Difractograma de las muestras de arcilla recuperada de los sectores A y B. Tubo de cobre, energa de 40 kV y 30 mA. (Fuente: INGEMMET).sliceanatasamuscovitahematitacaolinitaGrfico N 2.333.2.2.- Anlisis qumico por va clsica hmeda Gravimetra y Volumetra.Con el anlisis qumico por Va clsica hmeda Gravimetra y Volumetra,se puedenrealizar anlisis qumicos cualitativos ycuantitativos. Enla presenteinvestigacin se utiliz este mtodo para determinar los 3 compuestos principales delas muestras de arcilla marginal y de las muestras de arcilla procesada.Los3componentesprincipalesdelasmuestrasdearcillacaolinticadeterminadospor este mtodoson: SiO2(slice), Al2O3(almina) yFe2O3(hematita). Nosehicieronmsdeterminacionesde loscomponentessecundariosdelmineral,porquesus cantidades sonmuybajas ysobretodoporqueestos compuestos sepuedendeterminar con el mtodo de fluorescencia, con lo cual se reducen los costoseconmicos de la investigacin.Para la determinacin de los porcentajes en peso de los principales mineralespresentes en las muestras se hizo uso de la composicin terica de la caolinita. Lacaolinitapura(2SiO2.Al2O3.2H2O), contiene46,5%deslice(SiO2), 39,5%dealmina (Al2O3) y 14,0 % de agua (H2O).Se emplea la siguiente ecuacin:) / ( 100 Lc L P =Donde:P: es la ley terica de caolinita en la muestra de mineral (%).L: es la ley analizada del compuesto (slice almina) en la muestra de mineral (%).Lc: es la ley terica del compuesto (slice almina) en la caolinita (%).Se debe de considerar que algunos compuestos qumicos molculas pueden existirenforma cristalina individual;esloque sucede conla slice (SiO2),porque puedeformar parte de un mineral como la caolinita y a su vez puede ser una sustancia pura mineral. Lo mismo sucede con la hematita aunque no forme parte del mineral decaolinita.34Sepresentanlosanlisisefectuadosalasmuestrasdecabezadelaarcillamarginal; los dems anlisis se muestran en los resultados (Captulo V).Tabla N 5. Composicin mineralgicade la muestra de cabeza de la arcilla marginaldel lote N 1 sector A.Compuesto Ley (%) Mineral Ley (%)SiO277,6 Slice 62,8Al2O312,6 Caolinita 32,0Fe2O33,6 Hematita 3,6Interpretacin: Se determina que la ley de almina de la arcilla marginal del sectorA es muy baja 12,6 %, siendo la ley mnima requerida de 23 % de almina. Tambinse determina que la ley de slice es muy alta 77,6 %. Respecto a la ley de hematita,no es determinante en la calificacin de la arcilla; lo normal es que no pase del 10 %.Tabla N 6. Composicin mineralgica dela muestra de cabeza de la arcilla marginaldel lote N 1 sector B.Compuesto Ley (%) Mineral Ley (%)SiO274,0 Slice 59,7Al2O312,1 Caolinita 30,6Fe2O33,9 Hematita 3,9Interpretacin: Se determina que la ley de almina de la arcilla marginal del sectorB es muy baja 12,1 %, siendola ley mnima requerida de 23 % de almina. Tambinse determina que la ley de slice es muy alta 74,0 %. Respecto a la ley de hematita,no es determinante en la calificacin de la arcilla; lo normal es que no pase del 10 %.35Tabla N 7. Composicin mineralgica dela muestra de cabeza de la arcilla marginaldel lote N 1 sector C.Compuesto Ley (%) Mineral Ley (%)SiO273,0 Slice 61,3Al2O310,0 Caolinita 25,3Fe2O35,8 Hematita 5,8Interpretacin: Se determina que la ley de almina de la arcilla marginal del sectorC es muy baja 10,0 %, siendo la ley mnima requerida de 23 % de almina. Tambinse determina que la ley de slice es muy alta 73,0 %. Respecto a la ley de hematita,no es determinante en la calificacin de la arcilla; lo normal es que no pase del 10 %.Tambin, se da un ejemplo de la composicin mineralgica de la muestra cabeza dela arcilla caolintica que es suministrada y utilizada como materia prima en la Plantade cemento. Esta arcilla proviene de la cantera de arcilla de buena ley de caolinita ypor consiguiente buena ley de almina (Al2O3).Tabla N 8. Composicin mineralgica de la arcillacaolintica utilizada como materia prima.Compuesto Ley (%) Mineral Ley (%)SiO251,4 Slice 20,7Al2O326,1 Caolinita 66,1Fe2O37,3 Hematita 7,3Interpretacin: Se determina que la ley de almina de la arcilla de la cantera es alta(26,1%) yes superior alaleymnimarequeridaquees de23%dealmina.Tambin, sedeterminaquelaleydeslice(51,4%)presentaunvalormedio. Enambos casos se diferencian significativamente de las arcillas marginales.363.2.3.- Anlisis qumico por Fluorescencia de rayos X.Conel anlisisqumicopor FluorescenciaderayosX, sepuedenrealizaranlisis qumicos cualitativos y cuantitativos. En la presente investigacin se utilizestemtodoparadeterminar todos los compuestos presentes enlas muestras demineral de cabeza y en las muestras procesadas.Larestriccindeestemtodoradicaenel anlisisdel compuestoprincipal delaarcillacaolintica, quees laalmina(Al2O3). Estecompuestodebedetener unporcentaje mayor o igual a 20 %., esta limitacin es debida a las leyes de la muestrapatrn de arcilla caolintica que utiliza el Espectrmetro. Es por esta razn que no sedeben considerar las leyes de los componentes primarios principales de lasmuestrasdearcillacaolinticacuyocontenidodealminaseamenora20%. Sinembargo, el anlisis de los componentes secundarios de estas arcillas esindependiente de esta restriccin por lo que s se consideran en los anlisis.Los3componentesprincipalesdeterminadosporestemtododelasmuestrasdearcilla caolintica son: SiO2 (slice), Al2O3 (almina) y Fe2O3 (hematita).Los7componentessecundariosdeterminadosporestemtododelasmuestrasdearcillacaolinticason: CaO(cal), MgO(xidodemagnesio), SO4(sulfato), Na2O(lcali de sodio), K2O (lcali de potasio), TiO2 (anatasa) y P2O5 (fosfato).Acontinuacin se presentan los anlisis efectuados a las muestras de arcillaprocesada; los dems anlisis se muestran en los resultados (Captulo V).37Tabla N 9. Composicin mineralgica de la muestrade arcilla caolintica recuperada (sector A), medianteel proceso de molienda y clasificacin (4 min).Compuesto Ley (%)SiO265,50Al2O320,80Fe2O35,6CaO 0,01MgO 0,16SO40,45Na2O 0,01K2O 0,41TiO21,91P2O50,08Interpretacin: Se determina que luego del proceso de molienda y clasificacin laley de almina se incrementa hasta 20,80 %y la ley de slice disminuyenotablemente hasta 65,50 %, respecto a las muestras de cabeza. La ley de hematita semantiene baja. Las leyes de las impurezas (CaO, TiO2 y P2O5) y los contaminantes(MgO, SO4, Na2O y K2O), estn dentro de los lmites permisibles.Los lmites mximos permisibles de los contaminantes son de 2 % para el MgO ySO4, y 1 % para el N2O y K2O. Esta muestra de arcilla caolintica se obtiene en elrebose del hidrocicln (D4) luego de realizar las pruebas de clasificacin para cuatrominutos de molienda.Donde:SiO2 = slice. CaO = xido de calcio. SO4 = sulfato.Al2O3 = almina. MgO = xido de magnesio. P2O5 = fosfato.Fe2O3 = hematita. Na2O = xido de sodio.TiO2 = anatasa. K2O = xido de potasio.38Tabla N 10. Composicin mineralgica de la muestrade arcilla caolintica recuperada (sector B), medianteel proceso de molienda y clasificacin (4 min).Compuesto Ley (%)SiO259,47Al2O319,60Fe2O36,61CaO 1,86MgO 0,93SO40,44Na2O 0,01K2O 0,59TiO21,58P2O50,28Interpretacin: Se determina que luego del proceso de molienda y clasificacin laley de almina se incrementa hasta 19,60 %y la ley de slice disminuyenotablemente hasta 59,47 %, respecto a las muestras de cabeza. La ley de hematita semantiene baja. Las leyes de las impurezas (CaO, TiO2 y P2O5) y los contaminantes(MgO, SO4, Na2O y K2O), estn dentro de los lmites permisibles.Los lmites mximos permisibles de los contaminantes son de 2 % para el MgO ySO4, y 1 % para el N2O y K2O. Esta muestra de arcilla caolintica se obtiene en elrebosedel hidrociclnluegoderealizar las pruebas declasificacinparacuatrominutos de molienda.Donde:SiO2 = slice. CaO = xido de calcio. SO4 = sulfato.Al2O3 = almina. MgO = xido de magnesio. P2O5 = fosfato.Fe2O3 = hematita. Na2O = xido de sodio.TiO2 = anatasa. K2O = xido de potasio.39Tabla N 11. Composicin mineralgica delos componentes secundarios de la muestrade cabeza de la arcilla caolintica (sector C).Compuesto Ley (%)CaO 2,45MgO 0,78SO40,06Na2O 0,01K2O 1,87TiO20,96P2O50,18Interpretacin: Se determina que esta muestra presenta un exceso de contaminantedelcali depotasio1,87%(K2O), muchomayoral lmitepermisible. Estaeslarazn por la cual no se realiz pruebas de molienda con este mineral.Los lmites mximos permisibles de los contaminantes son de 2 % para el MgO ySO4, y 1 % para el N2O y K2O.Donde:CaO = xido de calcio. SO4 = sulfato.MgO = xido de magnesio. P2O5 = fosfato.Na2O = xido de sodio. TiO2 = anatasa.K2O = xido de potasio.40CAPTULO IVPRUEBAS EXPERIMENTALES4.1.- Proceso de Dispersin de la Caolinita y la Slice.Para efectuar este proceso primero se tuvo que triturar ypulverizar lasmuestras de arcilla caolintica de los sectores A y B, hasta obtener 2 muestras 100 %-150my100%-90mpara ambos sectores. De acuerdoa consideracionestericas las arcillas presentan una granulometra menor a 10 m. Las partculas deslice estn distribuidas hasta el tamao de corte (150 90 m).Deacuerdoalateoradel mtododeDispersinySedimentacinseconcluyelosiguiente: Laspartculas de arcillay de slice presentancargas superficiales negativaslas cuales varan dependiendo del pH del lquido en la cual estn suspendidas.Estas cargas del mismo signo provocan que las partculas se repelan unas aotras evitando su atraccin. Para variar la intensidad de estas fuerzasrepulsivas se necesita adicionar a la suspensin, reactivos modificadores delpH. La presencia de iones disueltos en el lquido genera la formacin de la doblecapa de cargas elctricas alrededor de las partculas; esta doble capa elctricaformada incrementa notablemente repulsin entre las partculas.La primeracapa capa compacta se forma con cationes disueltos, la segunda capa capadifusa esta formada porcationesy aniones disueltos. El potencialgeneradoentre la capacompactay lacapa difusa sedenomina potencialzeta elcualvara dependiendo de las condiciones del lquido. La variacin de estepotencial depende tambin, del pH del lquido y de los iones formadores de ladoble capa elctrica en las partculas.41Segn consideraciones tericas del la figura N 3 (Apndices), los potenciales decarga cero (pzc) punto de carga cero, de la caolinita y de la slice se dan a pH = 4,2ypH=1,9respectivamente. Deacuerdoaestosvaloresal incrementar el pHseaumentar la carga superficial negativa de la caolinita y de la slice principalmenteEn la presente investigacin el lquido inicial fue agua destilada con un pH de 7,5conunmnimocontenidodeionesdisueltos. Conestevalorsedeterminaquelaspartculaspresentancargasnegativasyporconsiguienteserepelen. Sinembargo,estas fuerzas repulsivasan son dbilespor tratarse de cargasnegativas, lo que sebusca es una repulsin con cargas positivas mediante la formacin de la doble capadecargas elctricas. Paraobtener estas condiciones seincrementarel pHyseaadirn cationes enrgicos al lquido. El incremento de la carga superficial negativafavorecer la adsorcin de estos cationes enrgicos los cuales al formar la doble capaelctrica aumentarn notablemente las fuerzas repulsivas y por consiguiente tambinel grado de dispersin despus de agitar la suspensin.Las condiciones planteadas se obtienen al disolver carbonato de sodio (Na2CO3), enla suspensin. Este reactivo soluble libera aniones CO-2los cuales incrementan el pHentre8y9, yliberancationesenrgicos Na+loscualesformarnladoblecapaelctricaenlaspartculasdesliceycaolinita. Ladispersindelaspartculasseproducir luego de agitar la suspensin por espacio de una hora, durante la agitacinse disolver el carbonato de sodio. Tambin, los cationes sodio Na+por ser bastanteenrgicos desplazan a los cationes dbilmente ligados en los espacios nter laminaresdelas arcillas los cuales permitenlaligazndelaarcillaala slice. Conestedesplazamiento de cationes se produce la liberacin de la arcilla durante ladispersin. Las suspensiones que contienen proporciones altas de sodio en la doblecapa elctrica tienden a permanecer dispersos. El in sodio (Na+) tiende a dispersary/o deflocular a la arcilla.El incremento de las fuerzas repulsivas por efectos de la formacin de la doble capaelctrica, tambin se manifiesta por el aumento del potencial zeta y de la barrera deenerga repulsiva.42Tabla N 12. Velocidad y tiempo de sedimentacin de la slice (SiO2).TamzNDimetro departculamDimetro departculacmRadio departculacmVelocidad desedimentacincm/sTiempo desedimentacinsTiempo desedimentacinmin70 210 0,0210 0,01050 3,4488 14,5 0,2100 150 0,0150 0,00750 1,7596 28,4 0,5170 90 0,0090 0,00450 0,6334 78,9 1,3200 75 0,0075 0,00375 0,4399 113,7 1,9270 53 0,0053 0,00265 0,2197 227,6 3,8400 38 0,0038 0,00190 0,1129 442,8 7,419 0,0019 0,00095 0,0282 1771,1 29,5Tabla N 13. Velocidad y tiempo de sedimentacin de la caolinita (2SiO2.Al2O3.2H2O).TamzNDimetro departculamDimetro departculacmRadio departculacmVelocidad desedimentacincm/sTiempo desedimentacinsTiempo desedimentacinmin400 38 0,0038 0,00190 0,1062 471,0 7,930 0,0030 0,00150 0,0662 755,7 12,619 0,0019 0,00095 0,0265 1884,0 31,410 0,0010 0,00050 0,0074 6801,4 113,45 0,0005 0,00025 0,0018 27205,6 453,4Densidad (slice): 2,70 g/cm3% slidos peso (mineral): 5 %Densidad (caolinita): 2,60 g/cm3% slidos volumen (mineral): 1,933 %Densidad (mineral): 2,67 g/cm3Densida (pulpa): 1,032 g/cm3Densidad (agua): 1,00 g/cm3Viscosidad (pulpa): 0,0116 g/cmsGravedad (G) : 980 cm/s2K (mineral): 0,625Viscosidad (agua): 0,0105 g/cmsDesplazamiento (d): 50 cm4.2.- Proceso de Sedimentacin de la Slice.La slice liberada es una mezcla de partculas gruesas (+38 m) y partculasfinas(-38m). Laslicepor estar constituidaenmayor proporcindepartculasgruesas es la que sufrir principalmente el fenmeno de la sedimentacin por efectosdesumayordimetrodepartculagranulometrarespectodelacaolinitayporefectodesumayordensidad. Esporestasrazonesquelavelocidadytiempodesedimentacin calculados de la slice (SiO2), son ms rpidos que los de la arcilla. Sedebe de considerar que una significativa cantidad de caolinita sedimentar junto conlaslicedebidoalafaltadeliberacindel mineral original; tambin, unaciertacantidaddeslicefina(-38m) enlafasedispersa, nosedimentardebidoauninsuficiente tiempo de sedimentacin.43LosdatosmostradosenestastablasN12yN13, sondatoscalculadostericamente a partir de la ecuacin de Stokes, que se tomaran como referencia parapoder determinar un tiempo de sedimentacin referencial en los ensayos conprobetas. Tambin, se demuestra que la slice por tener una mayor densidad y ser demayor granulometra que la arcilla, tiene un menor tiempo de sedimentacin. Esto es,porquelasarcillaspor serdegranulometramuyfina(-10m), necesitanmayortiempo para sedimentar. El fluido utilizado fue agua en una probeta de un litro.Por lo tanto se concluye que debido a la diferencia de tiempos de sedimentacin esposible separar la caolinita de la slice; es decir, la caolinita se separara de la slicedespus de un determinado tiempo de sedimentacin. Se considera un tamao lmitede19mparalasliceporquepresentaunagranulometraprincipalmentegruesa(+38 m).4.3.- Condiciones para las pruebas de Dispersin y Sedimentacin.Paraefectuarlaspruebasseaplicaronlassiguientesvariablesy parmetrosdeoperacin:- Se usaron muestras cuyos tamaos fueron menores a 90 micrones (malla N170) y muestras menores a 150 micrones (malla N 100).- El tiempo de agitacin fue de 60 minutos para todas las pruebas.- Los tiempos de sedimentacin fueron de 20 y 30 minutos.- Las cantidades de muestra fueron de 50, 75 y 100 g.- La cantidad de carbonato de sodio (Na2CO3) fue entre 0,3 y 1,5 g.- Los parmetros operacionales fueron los siguientes: Dilucin: 19:1. Densidad del mineral: 2,67 g/cm3. Porcentaje de slidos por peso: 5,0, 7,5 10,0 %. Densidad de pulpa: 1032, 1049 1066 g/l. pH de trabajo: 8,0 9,044Dimetro Peso Cantidad Peso total Pesomm g kg %37 204,0 45 9,2 44,230 107,2 70 7,5 36,125 66,9 10 0,7 3,219 28,2 71 2,0 9,615 15,2 94 1,4 6,9total: 20,8 100,0Dimetro externo del molino: 30,5cmDimetro interno del molino: 27,9cmLongitud externa del molino: 30,5cmLongitud interna del molino: 27,9cmVolumen interno del molino: 17130,5cm3Volumen total de las bolas: 2661,5cm3Nivel de bolas: 16%Densidad de las bolas: 7,81 g/cm3.Nivel de bolas del molino de Bond 12x12.Distribucin de bolas del molino de Bond 12x12.4.4.- Condiciones para las pruebas de Molienda:Paraefectuar laspruebasdemoliendaseaplicaronlassiguientesvariables yparmetros de operacin:- Se usaron muestrascuyos tamaos fueron menores a 3000 micrones (mallaN 6).- Los tiempos de molienda fueron de 2, 4, 6, 8, 10 y 12 minutos.- La cantidad de muestra por molienda fue de 2 kg.- La cantidad de agua por molienda fue de un litro.- Los parmetros operacionales fueron los siguientes:* Dilucin: 1:2.* Densidad del mineral: 2,67 g/cm3.* Porcentaje de slidos: 66,7 %.* Densidad de pulpa: 1716 g/l.4.4.1.- Distribucin y nivel de bolas del molino de Bond:Tabla N 14.454.5.- Condiciones para las pruebas de clasificacin.Para efectuar las pruebas de clasificacin se aplicaron las siguientes variables yparmetros de operacin:- Se usaron muestrascuyos tamaos fueron menores a 3000 micrones (mallaN 6).- El tiempo de molienda fue de 4 minutos (51 y 52 % - malla N 200).- La cantidad de muestra por molienda fue de 2 kg.- La cantidad de agua por molienda fue de un litro.- Los parmetros operacionales para la molienda fueron los siguientes:* Dilucin: 1:2.* Densidad del mineral: 2,67 g/cm3(calculado).* Porcentaje de slidos: 66,7 %.* Densidad de pulpa: 1716 g/l.- Los parmetros operacionales para la clasificacin fueron los siguientes:* Dilucin: 2,33:1.* Densidad del mineral: 2,67 g/cm3.* Porcentaje de slidos del alimento: 30,0 %.* Densidad de pulpa del alimento: 1233 g/l.4.5.1.- Dimensiones del hidrocicln:- Dimetro de la seccin cilndrica: 4 plg.- Dimetro del vortex: 1,2 plg.- Dimetro del pex: 0,3 plg.- Dimetro del inlet: 1,0 plg.46CAPTULO VRESULTADOS EXPERIMENTALES5.1.- Resultados de las pruebas de Dispersin y Sedimentacin:Sepresentanlos resultados delos balances deensayes efectuados conlaarcilla marginal, la arcilla caolintica dispersada y la slice sedimentada.5.1.1.- Resumen de resultados de los balances de ensayes.Tabla N 15. Arcilla del sector A.Variables LeyAl2O3(%)RecuperacinAl2O3(%)F.M.*(%)100% - 90 m, 50 g de muestra, 0,30 g deNa2CO3 y 30 minutos de sedimentacin.20,3 62,3 100,2100% - 90 m, 50 g de muestra, 0,50 g deNa2CO3 y 30 minutos de sedimentacin.19,2 62,3 94,8100% - 150 m, 50 g de muestra, 0,30 g deNa2CO3 y 30 minutos de sedimentacin.20,2 58,5 93,7100% - 150 m, 50 g de muestra, 0,50 g deNa2CO3 y 30 minutos de sedimentacin.22,1 55,2 96,7100% - 150 m, 50 g de muestra, 0,30 g deNa2CO3 y 30 minutos de sedimentacin.20,6 50,5 82,8100% - 150 m, 50 g de muestra, 0,30 g deNa2CO3 y 20 minutos de sedimentacin.20,0 57,3 90,7100% - 150 m, 50 g de muestra, 0,50 g deNa2CO3 y 30 minutos de sedimentacin.20,3 55,8 89,7100% - 150 m, 50 g de muestra, 0,50 g deNa2CO3 y 20 minutos de sedimentacin.19,0 62,7 94,6100% - 150 m, 75 g de muestra, 0,75 g deNa2CO3 y 30 minutos de sedimentacin.20,7 62,3 102,3100% - 150 m, 75 g de muestra, 1,0 g deNa2CO3 y 30 minutos de sedimentacin.21,9 53,2 92,4100% - 150 m, 100 g de muestra, 1,0 g deNa2CO3 y 30 minutos de sedimentacin.19,2 57,3 87,3100% - 150 m, 100 g de muestra, 1,50 g deNa2CO3 y 30 minutos de sedimentacin.17,5 63,7 88,7Los anlisis qumicos fueron hechos por gravimetra y volumetra.47Tabla N 16. Arcilla del sector B.Variables LeyAl2O3 (%)RecuperacinAl2O3 (%)F.M.*(%)100% - 90 m, 50 g de muestra, 0,30 g deNa2CO3 y 30 minutos de sedimentacin.16,7 76,0 105,0100% - 90 m, 50 g de muestra, 0,50 g deNa2CO3 y 30 minutos de sedimentacin.16,7 76,0 105,0100% - 150 m, 50 g de muestra, 0,30 g deNa2CO3 y 30 minutos de sedimentacin.21,4 62,3 110,0100% - 150 m, 50 g de muestra, 0,50 g deNa2CO3 y 30 minutos de sedimentacin.20,9 69,1 119,4100% - 150 m, 50 g de muestra, 0,30 g deNa2CO3 y 30 minutos de sedimentacin.20,9 65,7 113,5100% - 150 m, 50 g de muestra, 0,30 g deNa2CO3 y 20 minutos de sedimentacin.19,8 70,1 114,4100% - 150 m, 50 g de muestra, 0,50 g deNa2CO3 y 30 minutos de sedimentacin.20,9 66,6 115,0100% - 150 m, 50 g de muestra, 0,50 g deNa2CO3 y 20 minutos de sedimentacin.19,9 69,9 114,7100% - 150 m, 75 g de muestra, 0,45 g deNa2CO3 y 30 minutos de sedimentacin.19,9 73,8 121,2100% - 150 m, 75 g de muestra, 0,50 g deNa2CO3 y 30 minutos de sedimentacin.20,4 73,0 123,2100% - 150 m, 100 g de muestra, 0,60 g deNa2CO3 y 30 minutos de sedimentacin.18,5 73,1 111,9100% - 150 m, 100 g de muestra, 0,90 g deNa2CO3 y 30 minutos de sedimentacin.18,7 77,8 120,4Los anlisis qumicos fueron realizados por gravimetra y volumetra.*F.M.: Es el factor metalrgico.El factor metalrgico es un parmetro de evaluacin que indica la relacin que existeentre el producto de la ley de la almina de la arcilla recuperada por su recuperacinentre la ley de almina de la arcilla marginal.Se calcula mediante la siguiente ecuacin:F.M. = (LproductoRproducto)/LcabezaDonde:F.M.: es el factor metalrgico (%).Lproducto: es la ley de almina de la arcilla caolintica recuperada (%).Rproducto: es la recuperacin de almina de la arcilla caolintica recuperada (%).Lcabeza: es la ley de almina de la arcilla caolintica marginal (%).485.1.2.- Ecuaciones que relacionan a las variables operativas.Las variables dependientes son: la ley, la recuperacin y el factor metalrgicode la almina (Al2O3). Las variables independientes son: la cantidad de muestra, lacantidadde carbonatodesodio, la granulometradelamuestra yel tiempodesedimentacindelaslice. LasecuacionessedeterminaronutilizandoelprogramaExcel (autor: Microsoft).Clculo de la ecuacin que relaciona convenientemente la ley de almina (Al2O3) dela arcilla caolintica recuperada y a las variables operativas. Arcilla del sector B.Anlisis de Regresin Mltiple: Ley versus granulometra, tiempo desedimentacin., peso de muestra y peso de carbonato de sodio (Na2CO3).La ecuacin de la regresin mltiple es:3 2. 331 , 0 . 045 , 0dim . 123 , 0 073 , 0 820 , 8CO Na p muestra pentacin se t ra granulomet Ley + + =r2= 0,983Clculo de la ecuacin que relaciona convenientemente la recuperacin de almina(Al2O3) de la arcilla caolintica recuperaday a las variables operativas.Arcilla delsector B.Anlisis de Regresin Mltiple: Recuperacin versus granulometra, tiempo desedimentacin., peso de muestra y peso de carbonato de sodio (Na2CO3).La ecuacin de la regresin mltiple es:3 2. 390 , 7 . 151 , 0dim . 345 , 0 157 , 0 0 , 90 ReCO Na p muestra pentacin se t ra granulomet cuperacin + + =r2= 0,84249Arcilla del lote N1 - sector ATiempo demolienda (min) %- malla N200 % - malla N4000 14,0 8,82 37,3 27,54 50,7 33,86 62,1 39,58 73,2 45,810 77,1 48,912 81,6 51,8Arcilla del lote N1 - sector BTiempo demolienda (min) %- malla N200 % - malla N4000 31,5 24,12 38,8 26,54 51,9 31,16 60,9 35,88 69,9 40,610 77,2 44,812 82,4 48,3Arcilla del lote N1 - sector CTiempo demolienda (min) %- malla N200 % - malla N4000 34,9 25,4RESULTADOS GRANULOMTRICOSGranulometrasGranulometrasGranulometrasDE LAS MUESTRAS GRUESAS (+38 m)5.2.- Resultados de las pruebas de Molienda.Estas pruebas serealizaronutilizandolas siguientes denominaciones: LostamaosgruesosserefierenalasgranulometrasmayoresalamallaN400(+38m). Los tamaos finos se refieren a las granulometras menores a la malla N 400 (-38 m).5.2.1.- Resumen de resultados de los anlisis granulomtricos.Tabla N 17.Los anlisis granulomtricos fueron realizados con la serie de tamices establecida.50Distribucin Granulomtrica de las Moliendas0,010,020,030,040,050,060,070,080,090,0100,010 100 1000 10000Tamao (m)%Ac.Pasante0 min de molienda2 min de molienda4 min de molienda6 min de molienda8 min de molienda10 min de molienda12 min de moliendaDistribucin Granulomtrica de las Moliendas0,010,020,030,040,050,060,070,080,090,0100,010 100 1000 10000Tamao (m)%Ac.Pasante0 min de molienda2 min de molienda4 min de molienda6 min de molienda8 min de molienda10 min de molienda12 min de moliendaDistribucin granulomtrica de las muestras gruesas (+38 m), utilizando laserie de tamices establecida.Grfico N 3. Arcilla del sector A.Grfico N 4. Arcilla del sector B.51Arcilla del lote N1 - sector ATiempo demolienda (min) % -10 m % +10 m0 70,7 29,32 70,0 30,04 64,9 35,16 64,9 35,18 65,0 35,010 64,3 35,712 63,6 36,4Arcilla del lote N1 - sector BTiempo demolienda (min) % -10 m % +10 m0 66,7 33,32 66,3 33,74 64,7 35,36 62,4 37,68 63,7 36,310 60,4 39,612 58,8 41,2Arcilla del lote N1 - sector CTiempo demolienda (min) % -10 m % +10 m0 68,7 31,3GranulometrasGranulometrasRESULTADOS GRANULOMTRICOSDE LAS MUESTRAS FINAS (- 38 m)GranulometrasTabla N 18.Los anlisis granulomtricos fueron realizados con el Granulmetro.52Distribucin Granulomtrica de las Moliendas0,010,020,030,040,050,060,070,080,090,0100,00 5 10 15 20 25 30 35 40Tamao (m)%Ac.Pasante0 min de molienda2 min de molienda4 min de molienda6 min de molienda8 min de molienda10 min de molienda12 min de moliendaDistribucin Granulomtrica de las Moliendas0,010,020,030,040,050,060,070,080,090,0100,00 5 10 15 20 25 30 35 40Tamao (m)%Ac.Pasante0 min de molienda2 min de molienda4 min de molienda6 min de molienda8 min de molienda10 min de molienda12 min de moliendaDistribucingranulomtricadelas muestras finas (-38m), utilizandoelGranulmetro.Grfico N 5. Arcilla del sector A.Grfico N 6. Arcilla del sector B.53Arcilla del lote N1 - sector ATiempo de Ley Recuperacin Factormolienda (min) Al2O3 (%) Al2O3 (%) Metalrgico0 lavado 22,3 16,7 29,62 21,2 43,7 73,54 21,0 52,8 88,06 19,5 57,4 88,88 18,7 63,8 94,710 18,4 67,3 98,312 18,0 69,2 98,9Arcilla del lote N1 - sector BTiempo de Ley Recuperacin Factormolienda (min) Al2O3 (%) Al2O3 (%) Metalrgico0 lavado 21,0 40,6 70,52 20,8 45,0 77,44 19,5 49,8 80,36 19,2 55,5 88,18 18,0 58,3 86,710 17,7 64,3 94,112 17,6 65,6 95,4Arcilla del lote N1 - sector CTiempo de Ley Recuperacin Factormolienda (min) Al2O3 (%) Al2O3 (%) Metalrgico0 lavado 17,5 48,0 84,0RESULTADOS ANALTICOS DE LAS PRUEBAS DE MOLIENDA5.2.2.- Resumen de resultados de los anlisis granuloqumicos.Tabla N 19.Los resultados son de las muestras finas (- 38 m), obtenidas luego de las pruebas demolienda. Los anlisis qumicos fueronrealizados por fluorescenciaderayos X,gravimetra y volumetra.54Arcilla del lote N1 - sector ATiempo de Ley Ley Leymolienda (min) Al2O3 (%) SiO2 (%) Fe2O3 (%)0 22,3 61,4 5,82 21,2 64,1 5,84 21,0 65,7 5,66 19,5 67,1 5,78 18,7 68,0 5,310 18,4 68,2 5,512 18,0 69,4 5,3Arcilla del lote N1 - sector BTiempo de Ley Ley Leymolienda (min) Al2O3 (%) SiO2 (%) Fe2O3 (%)0 21,0 56,7 6,12 20,8 57,7 6,74 19,5 59,7 6,86 19,2 60,8 6,68 18,0 62,2 6,610 17,7 64,2 6,412 17,6 65,4 6,0Arcilla del lote N1 - sector CTiempo de Ley Ley Leymolienda (min) Al2O3 (%) SiO2 (%) Fe2O3 (%)0 lavado 17,5 57,1 9,7RESULTADOS DE ENSAYES DE LAS PRUEBAS DE MOLIENDATabla N 20.Los resultados son de las muestras finas (- 38 m), obtenidas luego de las pruebas demolienda. Los anlisis qumicos fueronrealizados por fluorescenciaderayos X,gravimetra y volumetra.55Granulometra vs Tiempo de molienda0,010,020,030,040,050,060,070,080,090,0100,00 2 4 6 8 10 12 14Tiempo (min)%-mallaN200Granulometra vs Tiempo de molienda0,010,020,030,040,050,060,070,080,090,0100,00 2 4 6 8 10 12 14Tiempo (min)%-mallaN2005.2.3.- Ecuaciones que relacionan a las variables operativas.Las variables dependientes son: la granulometra, la ley, la recuperacin y elfactor metalrgico de la almina (Al2O3). La variable independiente es el tiempo demolienda. Las ecuaciones se determinaron utilizandoel programa Excel (autor:Microsoft).Grfico N 7. Arcilla del sector A.Se obtiene una ecuacin cuadrtica: r2= 0,9965445 , 15 52 , 10 4229 , 0 200 %2+ + = tiempo tiempo N mallaGrfico N 8. Arcilla del sector B.Se obtiene una ecuacin cuadrtica: r2= 0,9957074 , 30 8304 , 5 1176 , 0 200 %2+ + = tiempo tiempo N malla56Ley de almina vs Tiempo de molienda1012141618202224260 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13Tiempo (min)Ley(%)Ley de almina vs Tiempo de molienda1012141618202224260 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13Tiempo (min)Ley(%)Grfico N 9. Arcilla del sector A.Se obtiene una ecuacin de cuarto grado:236 , 22 3447 , 00201 , 0 0005 , 0 00009 , 02 3 4+ + =tiempotiempo tiempo tiempo Leyr2= 0,9799Grfico N 10. Arcilla del sector B.Se obtiene una ecuacin de cuarto grado:033 , 21 0227 , 01061 , 0 0098 , 0 0002 , 02 3 4+ + =tiempotiempo tiempo tiempo Leyr2= 0,980557Recuperacin de almina vs Tiempo de molienda010203040506070800 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13Tiempo (min)Recuperacin(%)Recuperacin de almina vs Tiempo de molienda010203040506070800 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13Tiempo (min)Recuperacin(%)Grfico N 11. Arcilla del sector A.Se obtiene una ecuacin de cuarto grado:833 , 16 762 , 190177 , 4 3934 , 0 0138 , 0 Re2 3 4+ + + =tiempotiempo tiempo tiempo cuperacinr2= 0,9987Grfico N 12. Arcilla del sector B.Se obtiene una ecuacin de cuarto grado:526 , 40 4662 , 20977 , 0 021 , 0 0013 , 0 Re2 3 4+ + + =tiempotiempo tiempo tiempo cuperacinr2= 0,995058Arcilla del lote N1 - sector ATiempo de Ley Ley lcalimolienda (min) K2O (%) Na2O (%) equivalente (%)0 lavado 0,55 0,01 0,372 0,47 0,01 0,324 0,43 0,01 0,296 0,38 0,01 0,268 0,34 0,01 0,2310 0,33 0,01 0,2312 0,30 0,01 0,21Arcilla del lote N1 - sector BTiempo de Ley Ley lcalimolienda (min) K2O (%) Na2O (%) equivalente (%)0 lavado 0,85 0,01 0,572 0,69 0,01 0,464 0,61 0,01 0,416 0,55 0,01 0,378 0,49 0,01 0,3310 0,44 0,01 0,3012 0,41 0,01 0,28Arcilla del lote N1 - sector CTiempo de Ley Ley lcalimolienda (min) K2O (%) Na2O (%) equivalente (%)0 lavado 3,38 0,01 2,24RESULTADOS DE LCALIS DE LAS PRUEBAS DE MOLIENDA5.2.4.- Contenido de contaminantes e impurezas: lcalis (K2O y Na2O), Sulfato(SO4), xido de magnesio (MgO) y Cal (CaO).Tabla N 21.Los resultados son de las muestras finas (- 38 m), obtenidas luego de las pruebas demolienda. Los anlisis qumicos fueron realizados por fluorescencia de rayos X.El lcali equivalente se calcula con la siguiente frmula:) (% 659 , 0 %2 2O K O Na e equivalent lcali + =59Arcilla del lote N1 - sector ATiempo de Ley Ley Leymolienda (min) SO4 (%) MgO (%) CaO (%)0 lavado 0,60 0,25 0,232 0,51 0,20 0,074 0,46 0,18 0,006 0,44 0,17 0,018 0,39 0,16 0,0010 0,39 0,17 0,0412 0,42 0,15 0,01Arcilla del lote N1 - sector BTiempo de Ley Ley Leymolienda (min) SO4 (%) MgO (%) CaO (%)0 lavado 0,48 1,33 2,742 0,46 0,96 2,024 0,45 0,95 1,896 0,44 0,89 1,758 0,44 0,87 1,7910 0,44 0,87 1,7012 0,43 0,83 1,74Arcilla del lote N1 - sector CTiempo de Ley Ley Leymolienda (min) SO4 (%) MgO (%) CaO (%)0 lavado 0,18 1,25 2,02RESULTADOS DE SULFATOS Y XIDOS DE LAS PRUEBAS DE MOLIENDATabla N 22.Los resultados son de las muestras finas (- 38 m), obtenidas luego de las pruebas demolienda. Los anlisis qumicos fueron realizados por fluorescencia de rayos X.60Descripcin % %SiO2%Al2O3%Fe2O3%SiO2%Al2O3%Fe2O3%SiO2%Al2O3%Fe2O3Cabeza 100,0 73,9 12,1 3,9 73,9 12,1 3,9 100,0 100,0 100,0Producto 29,4 59,5 20,0 6,8 17,5 5,9 2,0 23,7 48,8 51,6 3,4 80,9Relave 70,6 80,7 8,8 2,6 56,9 6,2 1,8 77,0 51,2 46,9Cab. Cal. 100,0 74,5 12,1 3,8 100,7 100,0 98,5FMEnsayes Contenido RecuperacinRCDescripcin % %SiO2%Al2O3%Fe2O3%SiO2%Al2O3%Fe2O3%SiO2%Al2O3%Fe2O3Cabeza 100,0 77,7 12,6 3,6 77,7 12,6 3,6 100,0 100,0 100,0Producto 32,3 65,5 20,8 5,6 21,1 6,7 1,8 27,2 53,1 50,8 3,1 87,4Relave 67,7 83,6 8,8 2,6 56,6 5,9 1,8 72,9 46,9 49,6Cab. Cal. 100,0 77,8 12,6 3,6 100,2 100,0 100,4FMEnsayes Contenido RecuperacinRC5.3.- Resultados de las pruebas de Clasificacin.Con las condiciones ya detalladas en las pruebas experimentales se obtiene untamao de corte (d50) terico de 30 m, segn el modelo de Plitt (pgina N 78).La clasificacin se realiz con un hidrocicln D4. El tiempo de molienda fue de 4minutos para los dos tipos de muestra de arcilla marginal.5.3.1.- Balance de ensayes - Arcilla del sector A.5.3.2.- Balance de ensayes - Arcilla del sector B.Los anlisis qumicos se realizaron por gravimetra y volumetra.615.4.- Diagrama de Flujo del Proceso de Molienda y Clasificacin a nivel de laboratorio. Figura N 5.CLASIFICACIONMOLIENDA FILTRADOHidrociclnD4Molino FiltrodeBondRecipientecilndricoBombaCompresoraMuestras dearcilla............................................................................................................................................................62CAPTULO VIDISCUSIN DE LOS RESULTADOS EXPERIMENTALES6.1.- Discusin de los resultados de las pruebas de Dispersin y Sedimentacin:6.1.1.- Leyes y recuperaciones de almina obtenidas con los balances de ensayes.De las tablas N 15 y N 16, se determina que para las muestras del sector A,se obtienen leyes variables de almina de la arcilla caolintica recuperada; tambin,seobtienenbuenasrecuperacionesdealmina. Elmejorresultadoseobtieneparauna granulometra 100 % -150 m, 50 g de muestra, 0,5 g de Na2CO3 y 30 minutosde sedimentacin. Con estas condiciones la arcilla recuperada tiene una ley de 22,1% de almina con 55,2 % de recuperacin. Los resultados se desfavorecen cuando seincrementan las cantidades de muestrade arcilla y de carbonato de sodio.Las arcillas que se recuperan con las muestras del sector B, son de menor calidad encuanto a las leyes de almina (Al2O3), comparadas a las obtenidas con las muestrasdel sector A; sin embargo, se obtienen mejores recuperaciones de almina. El mejorresultado se obtiene para una granulometra 100 % -150 m, 50 g de muestra, 0,3 gde Na2CO3y 30 minutos de sedimentacin. Con estas condiciones la arcillarecuperada tiene una ley de 21,4 %de almina con 62,3 %de recuperacin.Tambin, losresultadossedesfavorecencuandoseincrementanlascantidadesdemuestra de arcilla y de carbonato de sodio.Por tanto, de los balances de ensayes se establece que las mejores leyes de alminase obtienen con las muestras de arcilla del sector A, y las mejores recuperaciones dealmina se obtienen con muestras de arcilla del sector B.636.1.2.- Ecuaciones que relacionan a las variables operativas.Se determina mediante anlisis de regresin mltiple que existe una ecuacinque relaciona convenientemente a la variable dependiente (ley de almina), con lasvariables independientes (granulometra, tiempo de sedimentacin, peso de muestra ypeso de Na2CO3), con un buen coeficiente de determinacin (r2).Deigual formaexisteotraecuacinquerelacionaconvenientementealavariabledependiente (recuperacin de almina), con las variables independientes(granulometra, tiempo de sedimentacin, peso de muestra y peso de Na2CO3), conun buen coeficiente de determinacin (r2).6.2.- Discusin de resultados de las pruebas de Molienda:6.2.1.- Anlisis granulomtricos realizados a las muestras gruesas (+38 m).De la tabla N 17, se estipula que a menores tiempos de molienda se obtieneunbuengradodeliberacinporlapocaresistenciaqueofreceestemineral aserreducido de tamao. Para 4 minutos de molienda se obtienen 51 % y 52 % - malla N200, para las arcillas de los sectores A y B respectivamente.De las tablas N 4 N 17 (Apndices), se determina que en lasdistribuciones granulomtricas de las muestras de cabeza la mayor parte del mineralse encuentra en las fracciones gruesas (+38 m), con porcentajes de 91,0 % y 76,0 %para los sectores Ay B respectivamente. Esto indica que la muestra necesitar sermolida para incrementar la cantidad de finos (-38 m).Luego de realizar las pruebas de molienda se establece que las fracciones gruesas delas muestras molidas van disminuyendo rpidamente respecto a la muestra de cabeza64debido a la baja resistencia dureza que ofrece el mineral a ser reducido de tamao.El % - malla N 200 (75 m), se incrementa de 14,0 % hasta 81,6 % y de 31,5 %hasta 82,4 % para los sectores A y B respectivamente.De los resultados de las funciones de distribucin granulomtrica se estipula que lasmuestras con mayor tiempo de molienda tienden a una distribucin Rosin-Rammlery las de menor tiempo tienden a una distribucin G-G-Schuhmann; esto sefundamentaporlosmayorescoeficientesdedeterminacin(r2)calculadosencadaanlisis granulomtrico. Para las muestras de cabeza los F80 obtenidos son: 999 my 754 m, para los sectores A y B respectivamente.De los grficos N 3 y N 4, se determina que las curvas de los acumuladospasantes experimentan modificaciones significativas hasta los 8 minutos de moliendaluego del cual tienden a uniformizarse; es decir, a mayores tiempos de molienda lascantidadesgeneradas de material fino (-38 m), son menores a las obtenidas hastalos 8 minutos de molienda.6.2.2.- Anlisis granulomtricos realizados a las muestras finas (-38 m).De la tabla N 18, se establece que en las distribuciones granulomtricas delas cabezas la mayor parte del mineral se encuentra en las fracciones muy finas (-10m), con porcentajes de 70,7 % y 66,7 % para los sectores A y B respectivamente.Luego de realizar las pruebas de molienda se estipula que las fracciones muy finas delas muestras molidas van disminuyendo respecto a la muestra de cabeza hasta 63,6 %y58,8%para los sectores AyBrespectivamente. Sinembargo, los tamaosmayores a 10 m se incrementan de 29,3 % hasta 36,4 % y de 33,3 % hasta 41,2 %para las mismas muestras.65De los grficos N 5 y N 6, se determina que las curvas de los acumuladospasantes no experimentan modificaciones significativas conforme se incrementan lostiempos de molienda.6.2.3.- Anlisis granuloqumico de las pruebas de molienda.De la tabla N 19 y N 20, se estipula que a mayores tiempos de molienda lasleyes de almina (Al2O3) disminuyen y las recuperaciones de la misma seincrementan. Tambin, el factor metalrgico se incrementa.Ladisminucindelaleydealminasedebealaremoliendadelaslicelocualincrementalaslice fina(-38m), esteincrementohacedisminuir laleydelacaolinita y por consiguiente tambin disminuye la ley de almina. Sin embargo, laley de slice (SiO2) aumenta. Tambin, a mayores tiempos de molienda las leyes dehematita (Fe2O3) varan muy poco debido a su bajo porcentaje en peso respecto a losdems compuestos.De las tablas N 32 N 45 (apndices), se establece que en lasdistribucionesgranuloqumicasdelascabezasel mayor contenidodealminaseencuentra en las fracciones gruesas (+38 m), obtenindose recuperaciones de 83,0%y60,0%paralossectoresAyBrespectivamente. Estoindicaquelamuestranecesitar ser molida para incrementar la cantidad de finos (-38 m), y as aumentarla recuperacin de almina.Despus de realizar laspruebas de molienda se determina en las muestras molidasque las recuperaciones de almina de las fracciones gruesas vandisminuyendorpidamente respecto a las muestras de cabeza.La recuperacin de almina en losfinosseincrementade16,7%hasta69,2%yde40,6%hasta65,6%paralossectores A y B respectivamente. Sin embargo, la ley de almina disminuye de 22,3 %hasta 18,0 % y de 21,0 % hasta 17,6 % para las mismas muestras.666.2.4.- Ecuaciones que relacionan a las variables operativas.De los grficos N 7 y N 8, se determina que existe una tendenciadirectamente proporcional entre el tiempo y la granulometra; es decir, a medida quese incrementan el tiempo de molienda aumenta el porcentaje menos malla N 200. Latendencia es mayor para las muestras del sector A; las mayores variacionesgranulomtricas se dan hasta los 8 minutos de molienda. Las ecuaciones cuadrticasobtenidas, relacionan convenientemente a las variables operativas por los altosvalores de los coeficientes de determinacin (r2) calculados.Delos grficos N 9yN 10, seestablecegrficamentequeexisteunatendencia inversamente proporcional entre el tiempo y la ley de almina; es decir, amedida que se incrementa el tiempo de molienda disminuye la ley de almina de laarcillacaolinticarecuperada; paralasmuestrasdelossectoresAyB. Lamayordisminucinde la leyde almina se da hasta los 8minutos de molienda. Lasecuacionesde cuartogradoobtenidas, relacionanconvenientementea lasvariablesoperativas por los altos valores de los coeficientes de determinacin (r2) calculados.Delos grficos N 11yN 12, seestipulagrficamentequeexisteunatendencia directamente proporcional entre el tiempo y la recuperacin de almina; esdecir, a medida que se incrementa el tiempo de molienda aumenta la recuperacin dealmina de la arcilla caolintica recuperada. La tendencia es mayor para las muestrasdel sector A, las cuales experimentanaltos incrementos hastalos 8minutos demolienda; el incremento de la recuperacin de almina en las muestras del sector Bessignificativohasta los10minutos de molienda. Lasecuacionesde cuartogradoobtenidas, relacionan convenientemente a las variables operativas por los altosvalores de los coeficientes de determinacin (r2) calculados.6.2.5.- Contenido de contaminantes en las muestras finas (-38 m).De la tabla N 21 y N 22, se determina que el contenido de lcalis es menoral lmite mximo permisible (1 %) que impone la Empresa. Respecto al contenido de67sulfato y xido de magnesio, tambin es menor al lmite mximo permisible (2 %);esto es para las muestras de los sectores A y B. Sin embargo el contenido de lcalisenlacabezadel sectorCestporencimadellmite, esporestaraznquenoserealizaron sus respectivas pruebas de molienda.6.2.6.- ndice de trabajo (Wi) de laboratorio del mineral de arcilla marginal.Se obtienen bajos ndices de trabajo: 7,3y 7,8kWh/t (apndices),para lasmuestrasdelossectoresAyBrespectivamente. Estoindicaquenosenecesitarmuchotiempodemoliendaparalograrunbuengradodeliberacin. Tambin, elconsumo de energa y la potencia del motor del molino industrial no sern muy altos.6.3.- Discusin de resultados de las pruebas de Clasificacin:6.3.1.- Interpretacin de las leyes y recuperaciones de almina obtenidas con losbalances de ensayes.Se establece una separacin prctica conun hidrocicln deslamador D4, endonde la muestra de la descarga representa al relave o desecho que en nuestro caso eslaslice, y lamuestradelreboserepresentaalproductoqueennuestrocasoeslaarcillacaolinticarecuperada. Losresultadosdeterminanquelaarcillacaolinticarecuperada tiene una ley de almina de 20,8 % con una recuperacin de 53,1 % parael sector A. Con muestras del sector B se obtiene una ley de almina de 20,0 % conuna recuperacin de 48,8 %.La ley y recuperacin de almina obtenidas en la arcilla caolintica recuperada conmuestrasdel sector Ason buenas, por cuantocumplenconlas consideracionesiniciales dadas en la presente investigacin; es decir, la arcilla recuperada debera deteneruna ley de almina mayora 20%conuna recuperacinmayora50%.Porestas razones se concluye que la arcilla recuperada de este sector es de buena calidad.68CAPTULO VIIPROCESO INDUSTRIAL PLANTEADO7.1.- Cubicacin del Lote N 1 de Arcilla Marginal.El material presenta una humedad promedio de 3,71 % para el lote N 1. Paradeterminar la humedad se sec 500 g de muestra hmeda en su respectiva bandeja auna temperatura de 110 C por espacio de 2 horas. Se pes la bandeja con muestraantes ydespus de secarlo. Para determinar la humedadse utilizla siguienteecuacin:Ws Ws Wh H / ) ( 100 % =Donde:%H: es el porcentaje de humedad.Wh: es el peso hmedo de la muestra (g).Ws: es el peso seco de la muestra (g).El material presenta una densidad absoluta promedio de 2,67 g/cm3, para el lote N 1.Seempleel mtododediferenciadevolmenesconlabotelladeLeChatellierluegodeaadirle60gdemuestraseca. Paradeterminar ladensidadabsolutaseutiliz la siguiente ecuacin:) /( Vi Vf Wm DA =Donde:DA: es la densidad absoluta (g/cm3).Wm: es el peso de la muestra (g).Vi: es el volumen inicial en la botella (cm3).Vf: es el volumen final en la botella (cm3).69Densidad Volumen Cantidad Humedad Cantidadrelativa promedio promedio promedio promediot/m3m3tmh % tmstms: tonelada mtrica seca.tmh: tonelada mtrica hmeda.34050 3,71 32832Lote N1 2,27 15000La densidad relativa del lote N 1 es de 2,27 g/cm3, fue obtenida pesando lamuestra contenida en un recipiente de volumen conocido, sin aplicarle presin. Paradeterminar la densidad relativa se utiliz la siguiente ecuacin:Vm Wm DR/ =Donde:DR: es la densidad relativa (kg/l).Wm: es el peso de la muestra (kg).Vm: es el volumen del recipiente (l).Tabla N 23. Cubicacin de la arcilla marginal.7.2.- Dimensionamiento de los equipos para el Proceso Industrial.La capacidadde tratamientoser de 20t/h. Ser uncircuitoabiertodemolienda yclasificacin. Cabe resaltar que enunposible procesoindustrial seutilizara el actual sistema de chancado con que cuenta Cemento Andino S.A., portanto no se compraran chancadoras.7.2.1.- Dimensionamiento del molino de bolas.El ndice de trabajo de Bond es de 7,3 kWh/t, la densidad del mineral es de2,67 g/cm3. El F80 es 999 m y el P80 es 107 m (pruebas de molienda).La ecuacin para determinar el ndice de trabajo es:)] 80 / 1 ( ) 80 / 1 [( 10 F P Wi E = .70Donde:E: es la energa especfica (kWh/t).Wi: es el ndice de trabajo del mineral (kWh/t).P80: 80 % del acumulado pasante del producto (m).F80: 80 % del acumulado pasante del alimento (m).Resulta una energa especfica de 4,276 kWh/t.La ecuacin de la potencia es:746 , 0 / ) ( C E P =Donde:P: es la potencia necesaria (HP).E: es la energa especfica (kWh/t).C: es la capacidad de tratamiento (t/h).La potencia necesaria resulta 115 HP.Los factores de correccin de la potencia son los siguientes:EF1=molienda enseco, necesita 1,3veces ms de potencia para las mismascondiciones (no se aplica).EF2 = circuito abierto de molienda,considerando el P80 como tamaode control,resulta un valor de 1,2EF3 = factor de eficiencia del circuito = (8/D)0,2, donde D es el dimetro del molino,resulta un valor de 1,027EF4 = sobre-tamao de alimentacin. Utilizado cuando la alimentacin es mayor quela ptima (no se aplica).EF5 = factor de molienda fina. Se aplica cuando el tamao pasante por el 80 % delproducto es menor de 75 micrones (no se aplica).EF6 y EF8 = aplicado a molino de barras (no se aplica).EF7 = aplicado a remolienda (no se aplica).La ecuacin de la potencia necesaria verdadera es:) 8 7 6 5 4 3 2 1 ( EF EF EF EF EF EF EF EF P Pv =71Luegodemultiplicar lapotencianecesaria(115HP), por los factores decorreccin considerados; la potencia necesaria verdadera (Pv), para 20 t/h resulta unvalorde142HP. DelatablaN54del Apndice, paraunmolinodebolasquedescarga por rebose, con potencia de 145 HP y 40 % de volumen de carga resulta:- Dimetro del molino es 7 pies.- Longitud del molino es 7 pies.- Dimetro interior del molino (sin forros) es 6,5 pies.- Velocidad operativa del molino es 23,2 rpm.- % de velocidad crtica es 77,2.- La carga de bolas es 12,3 t.Utilizando la ecuacin del tamao mximo de bola (Allis Chalmers), se obtiene untamao de 3,0 plg. La ecuacin del tamao mximo de bola es:1/3 1/2 1/2]} (D) G/[Cs {Wi (F80/K) B =Donde:B: es el tamao mximo de bola (plg).F80: 80 % del acumulado pasante del alimento (m).K: constante para bolas de molienda (350).G: densidad el mineral (g/cm3).Cs: % de velocidad crtica.D: dimetro interno del molino (pie).Wi: ndice de trabajo del mineral (kWh/t).Tabla N 24. Distribucin de bolas en el molino.Tamao de bolaplgPesotPeso%3,0 7,0 57,22,0 3,5 28,61,5 1,8 14,2Total: 12,3 100,072Clculos Simulados de los Parmetros Operacionales a Nivel Industrial.El dimetro del molino es 7 pies.La longitud del molino es 7 pies.La capacidad de molienda es 20 t/h.El F80 es 12700 mm (producto de la seccin de chancado).La densidad el mineral es 2,67 t/m3.La densidad de las bolas de acero es 7,70 t/m3.El peso de la carga de bolas es 12,30 t.El porcentaje de slidos por peso en el molino es 66,70 %.La densidad de pulpa dentro del molino es 1,72 t/m3.El porcentaje de carga llenada es 40 %.La ecuacin del caudal alimentado es:Donde:Q: es el caudal alimentado (m3/h).C: es la capacidad de molienda (t/h).Dm: es la densidad el mineral (t/m3).El caudal alimentado resulta: Q = 7,49 m3/hLa ecuacin del volumen total del molino es:Donde:V: es el volumen total del molino (m3).d: es el dimetro efectivo del molino descontando los forros (6,7 pies).l: es la longitud efectiva del molino descontando los forros (6,7 pies).El volumen total efectivo resulta: V = 6,69 m3Por tanto, el volumen ocupado (Vo) resulta: Vo = 2,68 m3La ecuacin del volumen de las bolas es:Donde:Vb: es el volumen de las bolas de acero (m3).Wb: es el peso de la carga de bolas (t).Db: es la densidad de las bolas de acero (t/m3).Dm C Q / =4 / ) (2l d V = tDb Wb Vb / =Acontinuacin se presentan los clculos realizados para determinar losparmetros operativos de la molienda a nivel industrial, utilizando datos operativosempleados en las pruebas de laboratorio:73El volumen de las bolas de acero resulta: Vb = 1,60 m3La ecuacin del volumen de pulpa es:Donde:Vp: es el volumen de pulpa (m3).Vo: es el volumen ocupado (m3).Vb: es el volumen de las bolas de acero (m3).El volumen de la pulpa resulta: Vp = 1,08 m3La ecuacin del tiempo de residencia operacional es:Donde:To: es el tiempo de residencia operacional (min).Vp: es el volumen de la pulpa (m3).Q: es el caudal alimentado (m3/h).El tiempo de residencia operacional resulta: To = 8,6 minLa ecuacin del tiempo de residencia de laboratorio es:Donde:Tl: es el tiempo de residencia de laboratorio (min).To: es el tiempo de residencia operacional (min).f: es el factor de dimensionamiento (el valor promedio es 2,1).El tiempo de residencia de laboratorio resulta: Tl = 4,1 minValor calculado.El tiempo de residencia de laboratorio resulta: Tl = 4,0 minValor establecido en las pruebas de molienda.f To Tl / =Q Vp To / 60 =Vb Vo Vp =Se determina luegode los clculos simulados, que el tiempode residencia delmineral anivel delaboratorio(4minutos), essimilar al tiempoderesidenciadelaboratoriocalculadoenel procesoindustrial (4,1minutos), utilizandounmolino7x7 en circuito abierto alimentado a razn de 20 t/h. El factor de dimensionamientovara de 1,6 hasta 2,6; se opt por utilizar el valor promedio de 2,1 segnconsideraciones experimentales.747.2.2.- Dimensionamiento del alimentador de faja.La potencia del motor se calcula con las siguientes ecuaciones dedimensionamiento y haciendo uso de las tablas del apndice. Tiempo de servicio sercontinuoconunacapacidaddetratamientode20t/h. Ladensidadabsolutadelmineral es de 2,67 t/m3.La ecuacin del caudal es:AD C Qm / =Donde:Qm: es el caudal de mineral (m3/h).C: es la capacidad de tratamiento (t/h).DA: es la densidad absoluta (t/m3).Resulta un caudal de 7,5 m3/h.El tamao mximo de partcula: plg (Es el producto de la Planta de chancado deCemento Andino S.A.). Las caractersticas de la faja alimentadora son: Distancia: 5 metros. ngulo de inclinacin: 20 grados (horizontal). El ngulo de reposo del mineral es 20.DelatablaN46del Apndice, determinamos unanchodefajade24plg. Laecuacin de la velocidad de la faja es:) /( K C Qm Vtabla =Donde:V: es la velocidad de trabajo de la faja (m/s)Ctabla: es la capacidad en m3/h, que la faja rendir trabajando a 1 m/s, de la tabla N49 del Apndice, resulta un valor de 78 m3/h, con dos polines de avanzada.K: es un factor de inclinacin de la faja, de la tabla N 47 del Apndice, para 20resulta un valor de 0,81.Qm: es el caudal del mineral (m3/h).75Resulta una velocidad de 0,12 m/s.La ecuacin de la potencia necesaria es:) 1 ( ) 10 / ( ) ( Nh N C Ng Nv V Ne + + + =Donde:Ne: es la potencia total efectiva (HP).Nv: es la potencia requerida para transportar la faja vaca a una velocidad de 1 m/s,de la tabla N 50 del Apndice, se obtiene un valor de 0,57 HP.N1: es la potencia para transportar 100 t/h, de material a lo largo de una distancia Len un plano horizontal, de la tabla N 51 del Apndice, se obtiene un valor de 0,5 HP.Nh: es la potencia para levantar o descender 100 t/h, de material a lo largo de unaaltura H, de la tabla N 52 del Apndice, se considera un valor de 0,8 HP.Ng:esla potencia paravencerla friccinde losdireccionadoresa 1m/s.Sitienelongitudestndar puede considerarse cero, de la tabla N 53del Apndice, seconsidera un valor de 0 HP.C: es la capacidad de tratamiento (t/h).Resulta una potencia total efectiva de 2,7 HP.La ecuacin de la potencia del motor es:Ef Ne motor N / ) ( =Donde:N(motor): es la potencia del motor (HP).Ef:eslaeficienciadel reductordevelocidad, delatablaN48delApndice, seconsidera una eficiencia de 93 %. Reductor con cadena y dientes.Ne: es la potencia total efectiva (HP).La potencia del motor resulta aproximadamente 3 HP.De los clculos se determina que se utilizar una faja de 24 pulgadas de ancho por 10pies de largo. Para este tamao de faja, alimentndolo a razn de 20 toneladas porhora se necesitar un motor de 3 HP de potencia con un reductor de velocidad de 3HP de potencia. La velocidad del motor ser de 1150 rpm y del reductor de 30 rpm(valores experimentales).767.2.3.- Dimensionamiento de la bomba centrfuga horizontal.Elalimentoalhidrociclntendr 30%de slidosporpeso(valorsugeridopara un circuito abierto de molienda - clasificacin), la densidad del mineral es de2,67g/cm3y ladensidaddelapulpaesde1,233kg/l. Para20t/hdetratamientoresulta un caudal (Q) de 195 gpm. El porcentaje de slidos por volumen es de 13,8%. Se elegir un tubo de acero para alimentar a los hidrociclones, cuyo dimetro serde 3 plg. La presin de alimentacin a los hidrociclones ser de 16 psi; es un valorsugerido para separaciones menores a la malla N 400 (38 m).La ecuacin de la velocidad en la tubera es:V = caudal/rea transversal de la tubera = Q/r2(plg)La velocidad en la tubera resulta 8,83 pies/s.La ecuacin del factor de friccin es:86 , 4lg85 , 1 85 , 1) /( ) ( ) / 100 ( 208 , 0ptubo Q C F u =Donde:F: es el factor de friccin.C: es un factor del tipo de tubera, es 120 para tuberas de acero y 130 para tuberasde poliuretano. Se considera un valor de 120.Q: es el caudal de la pulpa alimentada (gpm).: es el dimetro de la tubera de alimentacin (plg).El factor de friccin en la tubera resulta 12,3 pies/ 100 pies.La ecuacin de prdida por friccin en la tubera y accesorios es:100 / 2 F L H =La ecuacin de la presin de descarga es:l kg psipulpa densidad presin H// 31 , 2 3 =Donde:L: es la altura de descarga (pie).F: es el factor de friccin.77Presinpsi: es la presin de salida de la bomba (psi).Clculo de la cabeza total:- La altura ser de 5 metros 16,4 pies (H1)- La prdida por friccin resulta 2,0 pies (H2).- La presin de descarga resulta 29,9 pies (H3).La ecuacin de la cabeza total es:3 2 1 H H H HTD + + =Donde:HTD: es la cabeza total (pies).La cabeza total resulta 48,3 pies.La ecuacin de la cabeza total corregida es:CF HTD HTDC / =Donde:HTDC: es la cabeza total corregida (pie).HTD: es la cabeza total (pie).CF: es el factor de correccin de la cabeza total, para 14 % de slidos por volumen yuna granulometra 100 % - 6000 um, resulta un valor de 0,80. Para hallar este factorse utiliza el grfico N 1 del Apndice.La cabeza total corregida resulta 60,4 pies.De acuerdo a los catlogos sobre bombas (Denver), se optar por una bombacentrfuga horizontal cuyas dimensiones son: 3 plg de entrada, 3 plg de salida y 10 plg de impulsor. Para optar por estas medidas se utiliza el grfico N 2 (Apndice).Esta bomba tiene las siguientes caractersticas para un caudal de 195 gpm:- Una eficiencia de 60 %.- Una velocidad de 1400 rpm.La ecuacin del BHP (brake horsepower) es:) 3960 /( . . Ef esp G HTDC Q BHPpulpa =78Donde:BHP: es la potencia de frenado (HP).HTDC: es la cabeza total corregida (pie).Q: es el caudal de la pulpa alimentada (gpm).Ef: es la eficiencia de la bomba seleccionada (%).Con los datos anteriores se obtiene un BHP de 6,1 HP y una velocidad perifrica delimpulsor de 3760 pies/min. La ecuacin de potencia del motor es:S BHP P =Donde:P: es la potencia del motor (HP).BHP: es la potencia de frenado (HP).S: es el factor de correccin de potencia para motores menores a 100 HP es 1,15 ypara motores mayores a 100 HP es 1,075. Se utiliza la primera alternativa.La potencia resulta 7,0 HP. Se considera una potencia comercial de 7 HP.7.2.4.- Dimensionamiento del hidrocicln.Segn el grfico N 3 del Apndice, se utilizarn hidrociclones deslamadoresD4 (4 plg de seccin), cuyas caractersticas son:- tamaos de corte: de 25 a 65 m- capacidad: de 20 a 40 gpmPara un caudal de 195 gpm resultan 5 hidrociclones. Por lo tanto se utilizar un nidode 5 hidrociclones D4, alimentados por una bomba 3 plg x 3 plg. Cada hidrociclnrecibir un caudal promedio de pulpa de 39 gpm. Para determinar el tamao de corteterico (30 m), con el cual se realiz la prueba de clasificacin en el laboratorio, seutiliz la ecuacin del modelo de Plitt:5 , 0 45 , 0 38 , 0 71 , 0 21 , 1 6 , 0 46 , 0) ( / ) 063 , 0 exp( 35 50 l s Q H Du Do Di Dc d u =79Donde:Dc, Do, Di y Du: son las dimensiones del hidrocicln (plg).l s , : son las densidades del slido y del lquido (g/cm3).Q: es el caudal alimentado al hidrocicln (pie3/min).: es el porcentaje volumtrico del alimento al hidrocicln (%).H: es la cabeza total o altura (pie).7.3.- Costos aproximados de los equipos.El molino de bolas (7x7), con su motor (145 HP): US $ 160 000.El alimentador de faja 24x9, con su motor (3 HP) y reductor (3 HP): US $ 2 500.La bomba (3x3), con su motor (7 HP): US $ 4 000.Los 5 hidrociclones (D4): US $ 4 200.El trommel ( 12, de abertura), a la salida del molino: US $ 500.El costo total aproximado es: US $ 171 200.Estos datos aproximados fueron determinados haciendo uso del libro: Cotizacin deEquipos para Plantas Concentradoras (autor: Juan Cha).7.4.- Dimensionamiento de la tolva de finos.La tolva metlica tendr una capacidad de 166 t, y su forma estar compuestapor un cubo y un tronco de pirmide, cuyas dimensiones sern:Lado del cubo = 4 m, lado de la base mayor de la pirmide = 4 m, lado de la basemenor de la pirmide = 0,5 m y altura del tronco de pirmide = 2 m.Se consider una densidad relativa de 2,27 g/cm3, y una humedad de 3,71 %.7.5.- Dimensionamiento de las cochas de sedimentacin.La cocha para la arcilla recuperada debe tener una capacidad de 200 m3, paraesto se construirn dos cochas de forma cuadrada con las siguientes medidas:Ancho = 10 m, Largo= 10 m y Alto = 2 m.La cocha para la slice debe tener una capacidad de 50 m3, para esto se construirndos cochas de forma cuadrada con las siguientes medidas:Ancho = 5 m, Largo= 5 m y Alto = 2 m.80LEYENDA1.-Tolva de gruesos, cap.300 tmh.2.-Alimentador reciprocante.1 3.-Chancadora de quijadas, 24x36.4.-Zaranda vibratoria 5x10. 135.-Chancadora cnica standard, 5 1/42 6.-Faja transportadora.7.-Tolva de finos, cap. 170 tmh.8.-Alimentador de faja.3 9.-Molino de bolas 7x7. 1410.-Trommel, 12.11.-Cajn distribuidor.12.-Bomba horizontal, 3x3.4 13.-Hidrociclones, D414.-Cocha de sedimentacin de arcilla.15.-Cocha de sedimentacin de slice.567 910 158 11127.6.- Diagrama de Flujo del Proceso de Chancado, Molienda y Clasificacin a nivel industrial. Figura N 6.81Arcilla del lote N1 - sector ATiempo de Ley Recuperacin Granulometramolienda (min) Al2O3 (%) Al2O3 (%) % - malla N2004 21 53 51Arcilla del lote N1 - sector BTiempo de Ley Recuperacin Granulometramolienda (min) Al2O3 (%) Al2O3 (%) % - malla N2004 20 49 52CAPTULO VIIICONCLUSIONES GENERALES1.- Luego de haber realizado las pruebas con ambos mtodos de procesamiento,seconcluyequesi es posiblelarecuperacindelacaolinitadelas arcillasmarginales o de baja ley de almina (Al2O3), con altos contenidos de slice. Elprocesoque ofrece mejores resultados encuantoacalidad, rentabilidadyfactibilidad se obtiene con el mtodo de Molienda y Clasificacin.2.- Mediantelas pruebas demoliendayclasificacin, selograrecuperarlaarcilla caolintica por medio de un proceso de molienda en hmedo yclasificacinpor tamaos empleando unhidrocicln deslamador (D4). Laarcillacaolinticaserecuperaenel rebosedel clasificador, mientras quelamayor parte de la slice se recupera en la descarga del clasificador.3.- Los mejores resultados se obtienenpara untiempo de molienda de 4minutos, endondelaarcillacaolinticarecuperadapresentabuenas leyes yrecuperaciones de almina. Estas leyes de almina obtenidas son muy cercanasa la ley mnima de almina requerida por la Empresa que es de 23 %.824.- El tamao de corte de separacin (d50), determinado tericamente es de30 micrones; es decir, la arcilla caolintica recuperada estar dentro del rangogranulomtrico menor a 30 micrones y los resultados estarn dados en funcinde esa granulometra. Se debe considerar que junto a la caolinita recuperada seencontrar tambin laslice (SiO2) fina de tamao (-38 m);mientras que laslice gruesa (+38 m), ser separada en la descarga del hidrocicln.5.- Se concluye que al necesitar poco tiempo de molienda, el proceso industrialtienequerealizarseenuncircuitoabiertodemoliendayclasificacin, estaconclusin tambin se fundamenta con los bajos ndices de trabajo (Wi)calculadosquepresentanestasarcillasmarginales(7,35y7,81kWh/t). Conpoco tiempo de molienda se logra un buen grado de liberacin y sobre todo laarcilla caolintica recuperada es de buena calidad.6.- Un mayor tiempo de molienda si bien mejora la recuperacin de almina;tambin, perjudicalaleydelamismadisminuyndolanotablemente;estoesprovocado por el incremento de la slice en la arcilla caolintica recuperada; esdecir, seincrementael contenidodeslicefinadetamao(-38m), porlamolienda excesiva.7.- Si solo lavsemos el mineral las leyes de almina de las arcillas recuperadasllegaranhasta22%, aunquelasrecuperacionesserandemasiadobajas. Amayores tiempos de molienda las leyes de almina de las arcillas recuperadasdisminuyen hasta 17 %, aunque las recuperaciones se incrementannotablemente. Por esta razn se busca un punto intermedio en donde seobtenganbuenas leyes y recuperaciones de almina, claro est que enlapresente investigacin el parmetro ms importante de calificacin es la ley dealmina (Al2O3).8.- El causa principal para que la slice libre se muela notablemente a mayorestiempos de molienda es porque este tipo de slice se presenta en forma granular;es decir, no se trata de slice masiva, compacta o cristalina. Al reducirse la slice83en tamaos menores a 38 micrones contamina a la arcilla caolinticarecuperada disminuyendo su ley de almina.9.- Respecto al mtodo de Dispersin y Sedimentacin no es factibleeconmicamente porque, para llegar a la granulometra (100 % - 150 m), querequierenestas pruebas senecesitarantiempos demoliendaentre10y12minutos segn las pruebas de molienda, los cuales no son rentables por el altoconsumoenergticoyporlamayorinversinqueserealizaraenunfuturoproceso industrial.10.- Las recuperaciones de almina de la arcilla caolintica recuperadaobtenidas conlas pruebas dedispersinysedimentacinsonmejores alasobtenidas con las pruebas de molienda yclasificacin. Esto se debe al mayorgrado de liberacin que presentan estas muestras (100 % -150 m -90 m).11.- Sedebedetener encuentaqueenunsistemaPartculas Agua, losfenmenos de dispersin producidos por la doble capa elctrica se danprincipalmente en las partculas finas (-38 m) y coloidales (-1 m), mientrasque las partculas gruesas experimentanprincipalmente el fenmenode lasedimentacin.12.- Los resultados de los anlisis qumicos por difraccin de rayos X (anlisisqumico cualitativo y semi - cuantitativo), de la muestra de cabeza de la arcillamarginal y de la muestra de arcilla caolintica recuperada por ambos mtodosde procesamiento, confirman que se trata de la arcilla caolinita(2SiO2.Al2O3.2H2O), con impurezas de slice (SiO2) y hematita (Fe2O3)principalmente; tambin, contienen trazas de anatasa (TiO2) y muscovita[(K,Na)(Al,Mg,Fe)2], segn el difractograma.84Arcilla del lote N1 - sector ATiempo de Ley Ley Ley Ley lcalimolienda (min) SO4 (%) MgO (%) K2O (%) Na2O (%) equivalente (%)4 0,45 0,16 0,41 0,01 0,28Arcilla del lote N1 - sector BTiempo de Ley Ley Ley Ley lcalimolienda (min) SO4 (%) MgO (%) K2O (%) Na2O (%) equivalente (%)4 0,44 0,93 0,59 0,01 0,4013.- Los porcentajesde los contaminantes comolos lcalis (K2O + Na2O), elxido de magnesio (MgO) y el sulfato (SO4), en la arcilla caolintica recuperadaestn por debajo de los lmites establecidos por la Empresa; los cuales no debende pasar de 2 % para el sulfato y el xido de magnesio, y 1 % para los lcalis.Las cantidades de los contaminantes presentes en las muestras de arcillacaolintica recuperada mediante las pruebas de clasificacin para 4 minutos demolienda son los siguientes:14.- No se realizaron pruebas de molienda y clasificacin con las muestras delLote N 1 - Sector C, debido al exceso de lcalis presentes en estas muestras, loscuales llegan hasta 2,4 %, siendo el lmite establecido por la Empresa hasta 1 %.15.- Si el contenido de almina de la arcilla utilizada comomateriaprima esmenora23%, sedificultalaformacindelasfasescristalinasen el clinkerdebido al exceso de slice. El exceso de contaminantes produce problemasoperativos durante la formacin del clinker. Tambin, producen efectosnegativos en las propiedades del cemento como el fenmeno de expansin porexceso de lcalis.16.- Respectoalasecuacionesdeterminadasquerelacionanalasvariablesdependientes e independientes se consideraronsoloaquellas que tienenuncoeficiente de determinacin (r2) mayor a 0,80, si es menor indica que no existeuna ecuacin que relacione convenientemente a las variables. Esta limitacin sefundamenta por consideraciones tericas de los temas de estadstica yprobabilidades.85CAPTULO IXRECOMENDACIONES1.- Se recomiendarealizar el procesamientode laarcillamarginal anivelindustrial aplicando el mtodo de molienda y clasificacin. Empleando uncircuito abierto de molienda y clasificacin con hidrociclones deslamadores. Deacuerdo al consumo actual de arcilla que es de aproximadamente 200 toneladasporda, serecomiendarealizarel procesoindustrial inicial paraunnivel detratamiento de 20 t/h. El mineral ser reducido de tamao con el actual sistemade chancado que tiene la Empresa, la mayor inversin estara localizada en laadquisicindel molinodebolas, labombahorizontal yloshidrociclones. Elmineral a tratar sera de los sectores A y B del lote N 1, de arcilla marginal.2.- Se recomienda utilizar en el proceso a nivel industrial una bomba horizontalcon velocidad variable, la cual influir en la variacin de la presin dealimentacin a los hidrociclones deslamadores y por tanto influir tambin en lavariacin del tamao de corte operativo (d50).3.- Se recomienda continuar realizando pruebas de molienda y clasificacin anivel de laboratorio con muestras de otros lotes de arcilla marginal; siempre ycuando las leyes de cabeza tengan un porcentaje de almina (Al2O3), mayor a 13%y el contenido de los contaminantes no sobrepase los lmites mximospermitidos. Tambin, se recomienda variar los parmetros operacionales de laclasificacin y hacer pruebas empleando un hidrocicln D3 para obtenertamaos de corte (d50) menores a 30 micrones.864.- Sera conveniente determinar la distribucin granuloqumica de las muestrasde arcilla caolintica recuperada, utilizando un ciclosizer. Estos datos serviranpara variar el tamao de corte del clasificador.5.- Se recomienda realizar un estudio de microscopa electrnica a estas arcillasmarginales para saber el tipo de unin asociacin que presenta la caolinita y laslice. Es un anlisis cualitativo y semi-cuantitativo.6.- Se recomienda investigar la slice recuperada en la descarga del hidrociclncon la finalidad de determinar si es factible utilizarla como corrector de la leydesliceenlaelaboracindel crudo. Enel planteamientoinicial estaslicerecuperada se desechara por sus impurezas.7.- Se recomienda realizar un estudio del aporte de almina que se da por partedel carbn en el horno rotatorio. Se sabe que el carbn tiene un alto contenidode almina que se desprende al calcinarse el carbn dentro del horno; el carbnseutilizacomocombustibleparalaformacindel clinkerdentrodel horno.Segndatos tericos el aporte de almina puede llegar hasta el 2 %delcontenido de almina del crudo. Esta investigacin servir para disminuir la leymnima de almina que se requiere actualmente (23 %).8.- Se recomienda realizar un estudio sobre el efecto que produce el exceso delcalis y de su posible mitigacin durante el proceso de formacin del clinker; esdecir, disminuir su cantidad empleando agentes correctores. Esta investigacinservir para incrementar la ley mxima de los contaminantes que se requiereactualmente (1 %). Al incrementarse la ley mxima, se podran procesar lotesde arcilla marginal conmayor contenidode lcalis que actualmente estndesechadas.9.- Para incrementar la ley de almina de la arcilla recuperada en el procesoindustrial, sera factible realizar un blending con lotes de arcilla de alta ley dealmina; la finalidad es que el contenido de almina no sea menor a 23 %.87CAPTULO XBIBLIOGRAFIA1.- Man