procesamiento de minerlaes

8/18/2019 procesamiento de minerlaes

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CAPITULO I

I.- MINERALURGIA. DEFINICION, OBJETIVO E IMPORTANCIA

A.- DEFINICION

Conocida también como “Procesamiento de Minerales” o “Beneficio de

Minerales”, es el tratamiento de las menas extraídas desde las laboresmineras, a través de un conjunto de operaciones unitarias físico-mecánicas,que tienen como fin, mediante un proceso de separación sólido-sólido oconcentración sin destruir la identidad química de los minerales, la obtenciónde uno a más productos valiosos denominados concent rados que contienen alos minerales valiosos, por ende constituyen el producto vendible o con valoreconómico y un producto no valioso denominado relave o cola que contiene elmineral de ganga o estéril de la mena, el cual será depositado adecuadamente

en canchas de relave, operadas en estricta concordancia con la ley medioambiental.

B.- OBJETIVO

El objetivo primordial de la Mineralurgia es mediante la aplicación deoperaciones físico-mecánicas y de procesos físico-químicos, lograr convertiruna mena de baja ley en un concentrado de mineral de alta ley, el cual reúnelas características físicas y químicas requeridas por el proceso de extraccióndel metal puro.

C.- IMPORTANCIA

La minería en nuestro País se caracteriza por la explotación y procesamientode los minerales polimetálicos complejos destacando como metales principalesde exportación al oro, cobre, plata, zinc, plomo y estaño. La producción deestos metales permite que el Perú esté colocado entre los principalesproductores mineros del mundo.

Un alto porcentaje de la producción minera de plata, plomo y zinc se exportancomo concentrados. En el caso del oro y cobre la presentación es básicamenteen forma metálica con diferentes grados de pureza. Los rasgos actuales delcontexto minero en el Perú se caracterizan por:

Explotación exitosa de yacimientos de baja ley de minerales de cobre yminerales con oro.Incorporación de aspectos ambientales en el manejo de las operacionesmetalúrgicas.Ejecución de acciones en beneficio de las poblaciones vecinas a lasinstalaciones de las (Mina y Planta Concentradora) empresas mineras.


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En el Perú, es notable el desarrollo de Antamina, (Cu, Zn, etc.) operación degran envergadura que se benefició con la economía de escala, bajo costounitario por unidad producida y que obtiene beneficios adicionales por algunossubproductos.

Ello pudo lograrse por la aplicación exitosa de tecnologías adecuadas,combinado con técnicas de ingeniería, diseño y construcción apropiadas. Loscircuitos de molienda, por ejemplo, tienen actualmente un perfil más dinámico,dando como resultado un menor número de operaciones unitarias, quereemplazan a los circuitos de conminución de múltiples etapas (Molino SAG). Asu vez, las plantas concentradoras utilizan un menor número de grandes, peroeficientes máquinas de flotación. El transporte hidráulico de sólidos es eficientey ambientalmente adecuado con el uso de tuberías especiales denominadasmineroductos. En este milenio el desarrollo de un proyecto minero exige el usointensivo de alta tecnología. En el procesamiento de minerales, las variadasalternativas tecnológicas para el desarrollo de un proyecto requierenevaluaciones de laboratorio y pruebas piloto que demuestren su factibilidad.

En consecuencia, la Mineralurgia como ciencia y arte es importante porque permite explotar los yacimientos mineros de baja ley y hacerlos aptos para la

extracción adecuada de los metales a bajos costos y a altas recuperaciones, elcual se inicia en el laboratorio metalúrgico, planta piloto, para con estosresultados proyectar la planta a nivel industrial o full escala.


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2.- TERMINOLOGIA MINERALURGICA

A.- YACIMIENTO DE MINERALES

Es aquel depósito de gran tamaño que contiene mineral valioso suficiente paraser explotado económicamente. Estos yacimientos pueden ser:

Yacimientos magnéticos, que resultan de la solidificación directa delmagma.Yacimientos pegmatíticos, que se forman por cristalización del magmaresidual concentrado en el borde de la cámara magmática.Yacimientos pirometasomáticos, que se forman al entrar en contacto el

magma intrusivo con otro tipo de roca.Yacimientos hidrotermales, que son los que se forman debido altransporte de minerales por los líquidos residuales del magma. Estospueden ser a su vez:

a) Hipotermales.b) Mesotermales.c) Epitermales.d) Teletermales.e) Xenotermales.

Yacimientos de exhalación volcánica.Yacimientos sedimentarios, que se forman por el proceso desedimentación o deposición de los minerales.

B.- MENA

Se denomina así a una roca extraída de mina que encierra una cantidad demineral valioso suficiente para justificar su explotación económica, es decir, conuna composición química definida. La riqueza de una mena se define como elporcentaje de metal que contiene, generalmente, en estado combinado.


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Los elementos presentes en una mena pueden clasificarse en:

Aprovechables: que son los que forman la masa de interésNeutros: que no tiene efecto en las propiedades de interés

Indeseables: constituyen las impurezas

En las menas, el mineral y la ganga se encuentran íntimamente asociados, porlo que deben realizarse diversos procedimientos físicos y químicos paraobtener la separación de ellos.

Origen de las menas

La teoría actualmente más aceptada, fue postulada por Goldschmidt quienformuló que la tierra en sus inicios era una masa gaseosa, la cual al enfriarsepasa desde el estado gaseoso al estado sólido. En estos cambios de estado

los elementos químicos son separados paulatinamente clasificándose segúnsus propiedades en 3 etapas:

Primera Etapa: Siderófilo: proceso cósmico que ocasionó la sedimentación delos metales más pesados, formándose un núcleo que contiene manganeso,hierro, cobalto, níquel, molibdeno, rutenio, radio, paladio, osmio, oro, iridio,platino y plata. Tiófilo: formación de compuestos afines con el oxígeno y azufre,dando origen a la capa intermedia de la tierra, la cual está constituidaprincipalmente por sulfuro y óxidos de cobre, plata, cinc, cadmio, mercurio,galio, indio, talio, germanio, estaño, plomo, arsénico, antimonio, bismuto,

fósforo, azufre, selenio y telurio. Litófilo: formación de la corteza terrestre deunos 90 Km de esfera.

Formación de las rocas a través de cristalización fraccionaria, comenzando conla solidificación a temperaturas superiores a los 1200° C de los óxidosmetálicos más pesados de naturaleza refractaria.

Segunda etapa: La cristalización se realiza cuando la temperatura desciendede los 1200°C a 500 °C, siendo la sílice el disolvente de todos los mineralesque cristalizaron en este período. La última cristalización se realiza a

temperaturas inferiores de 500°C, formándose minerales que contienencationes demasiado pequeños o demasiado grandes para ser aceptados en lasredes de silicatos.

Tercera Etapa: Extracción de elementos químicos de rocas ígneas mediante elagua, dióxido de carbono, azufres, ácidos húmicos, clorhídrico. También sepresenta la disolución de compuestos de calcio, ferrosos, magnésicos ysódicos, y en la solubilización o precipitación de óxidos férricos, titanio y desilicio. Las especies de interés se extraen de sus menas mediante diferentesprocedimientos metalúrgicos, los cuales pueden ser modificados según las

condiciones de las materias disponibles. La extracción de la especie se realizamediante un número limitado de operaciones.


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Las partes de una mena son:

Mineral valioso.

Mineral estéril o ganga.

DEFINICIÓN DE MINERAL

Un mineral es una sustancia inorgánica natural, que posee estructura atómica-cristalina y composición química definida, que en ocasiones se puede encontrarasociado con otros tipos de roca. También se puede definir como una sustanciao compuesto inorgánico que posee una composición química y red cristalinadefinida, que constituye la parte de mineral metálico o no metálico que le da elvalor comercial a la mena y comúnmente se le conoce con el nombre de“mineral valioso”.

Clasificación de los mineralesLa clasificación de un mineral se basa en la composición química y en laestructura interna, teniendo como resultado una amplia gama declasificaciones, las cuales a su vez se dividen en familias (según clasificaciónquímica), que a su vez se subdividen en grupos (clasificación cristalográfica yestructural), los cuales se pueden clasificar por su especie (misma estructurapero distinta composición química) para finalmente se subdividirse envariedades (composición química no usuales).

Dentro de esta clasificación se pueden diferenciar 2 grupos de interés, losminerales metálicos y los minerales industriales (o no metálicos). Como losproductos que se pueden considerar de origen no metálico son muy diversostanto en la naturaleza como en los usos, se clasifican en grupos considerando

la importancia económica y características del mercado.

Ganga.- O mineral estéril que está constituido por una serie de mineralescalco-silicosos, óxidos y sulfuros que carecen de valor económico, por lo tanto,separados del mineral valioso. Generalmente constituye la mayor cantidad dematerial que después del tratamiento, debe ser descartado y depositadoadecuadamente. Debemos recordar que cuando se realicen las pruebasmetalúrgicas preliminares, se debe tener en cuenta en forma especial porquepueden ser los causantes de la incompatibilidad del proceso. Esto se apreciaen la figura 1.


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CLASIFICACION DE LAS MENAS.

1. Menas metálic as , son aquellas de las cuales se extraen los metales, y a suvez pueden ser:

Menas nat ivas , donde el metal está en forma elemental, tal como el Au, Ag,Cu, etc.

Menas su l furos que contienen al metal como sulfuro, tales como la galena(PbS) ® Pb; La calcopirita (CuFeS2) ® Cu; la esfalerita (ZnS) ® Zn; etc.

Menas óxido s donde el mineral valioso puede estar presente como óxido,sulfato, silicato, carbonato o alguna forma hidratada de los mismos. De Cu son:Cuprita, chalcantita, crisocola, malaquita, atacamita; de Pb son la Cerucita, la Anglesita, etc. de Zn son la Zincita, Willemita, Hemimorfita y la Smithsonita, etc.

2. Menas no metálic as , de las cuales se extraen compuestos naturales quetienen usos casi inmediatos. Entre ellos tenemos al azufre, carbón, talco,

caolín, halita, fluorita, cuarzo, alúmina, bentonita, feldespato, etc.

Las menas por la cantidad de minerales valiosos que contienen, pueden ser:

Menas simples , son aquellas que contienen un sólo mineral valioso.Mena de cobre, mena de oro, etc.

Menas comp lejas , son aquellas que contienen más de dos mineralesvaliosos. Mena de Cu- Pb-Zn-Ag; Cu-Mo; Pb(Ag)-Zn, FeS2(Au).


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C. LEY O GRADO

La ley o grado es una medida de la calidad de cualquier flujo de mineral opulpa, la cual se define por:

D. RECUPERACION

La recuperación mide la eficacia con la que la Planta Concentradora(separador) ha extraído los minerales valiosos contenidos en el mineralalimentado (mineral de cabeza). Una definición adecuada es:

O también:


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Dónde:

F = Mineral de cabeza en toneladas.

f = Ley del metal valioso en el mineral de cabeza o alimento, en %.

C = Concentrado del mineral valiosos, en toneladas.

c = Ley del metal valioso en el concentrado.

CAPITULO II

II.- PLANTA CONCENTRADORA Y MANEJO DE MENAS EN SECO YHÚMEDO

2.1.- OBJETIVO

Al concluir el estudio del presente capítulo, el estudiante estará en condicionesde definir una Planta Concentrado ra , representarla a través de diagramas deflujo adecuados y ser capaz de comprender, evaluar y seleccionar los equiposde manipuleo de minerales, tanto de transporte como de almacenamiento; asícomo estar en condiciones de supervisar las operaciones que estos equiposefectúan dentro de una Planta Concentradora.

2.2.- INTRODUCCION

El manipuleo de minerales (mena) en una Planta Concentradora es

fundamental, puesto que

todas las operaciones unitarias que en ellas se realizan requieren del manejodel mineral ya sea en seco o como pulpa. Este cubre las operaciones detransporte, almacenamiento y lavado de la mena en camino a o durante, lasvarias etapas de tratamiento en la Planta Concentradora de minerales.

2.3.- PLANTA CONCENTRADORA

Una Planta Concentradora es una Unidad Metalúrgica constituida por una serie

de equipos y máquinas instaladas de acuerdo a un Lay Out o diagrama de flujo,donde la mena es alimentada y procesada hasta obtener uno o más productosvaliosos denominados concent rados y un producto no valioso denominadorelave . Los minerales no sufren ningún cambio químico.


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Para el diseño de una Planta de Concentración de Minerales se debe tener encuenta el comportamiento de la mena frente al proceso de concentración (p.e.flotación por espumas), según sea la zona o profundidad de donde provienen.Ello conlleva a establecer una relación entre la zona de una veta y el procesode concentración.

Así podemos ver que generalmente en toda veta mineralizada presenta treszonas características desde la superficie hacia la profundidad de la cortezaterrestre.

Estas zonas son:

a) Zona de oxidación,

b) Zona de transición o mixta,

c) Zona de sulfuros.

Tal como se muestra en el esquema que se muestra en la figura 2.

Para el diseño e instalación de una Planta Concentradora se debe disponer dela alimentación o toneladas de mineral suficiente para asegurar elfuncionamiento por un período previsto para amortizar la inversión. Se estimaen el orden de 5 años. Con la cubicación del mineral se determina la capacidad

de planta. Esto es:

2.4.- DIAGRAMA DE FLUJO

El diagrama de flujo es una representación gráfica que muestrasatisfactoriamente la secuencia de las operaciones unitarias en una PlantaConcentradora, es decir muestra la disposición de las máquinas unidas por


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líneas que indican el flujo del mineral por las distintas funciones de la planta,hasta los productos finales.

Se conocen varias formas de representar un diagrama de flujo. Estos son:

Diagrama de flujo lineal. Diagrama de flujo ideográfico. Diagrama de flujo taquigráfico. Diagrama de flujo pictográfico.

En cualquiera de estos diagramas de flujo debe notarse claramente tresaspectos básicos.

La reducción de tamaño. La separación de las especies valiosas.

El manejo de materiales.Los diagramas de flujo que más se utilizan en la industria minero-metalúrgicason:

El diagrama de flujo lineal o el de bloques. El diagrama de flujo pictográfico.

Estos diagramas de flujo se muestran en las figuras 2.2 y 2.3.


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1.5.- MANIPULEO DE SÓLIDOS EN SECO Y EN HUMEDO

En toda Planta Concentradora para que haya continuidad y eficiencia en elproceso, es necesario que cada operación unitaria esté conectada pormáquinas o dispositivos tanto de almacenamiento como de transporte,constituyendo así operaciones unitarias conexas o auxiliares, cuya función esla de manipuleo y control del tonelaje de mineral a tratarse. Estas operacionesunitarias auxiliares son generalmente las siguientes:


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1. Manipuleo o manejo de sólidos en seco.

AlmacenamientoTransporte

Control de peso

Alimentadores

2. Manejo de sólidos en húmedo (suspensión de sólidos o pulpa).

Transporte de pulpas por tubería

Transporte de pulpas por canaletaTransporte de pulpas por canales

Disposición de relaves

1.5.1.- ALMACENAMIENTO DE MINERALES

El almacenaje de mineral en una Planta Concentradora o de procesamiento deminerales constituye una operación metalúrgica auxiliar que consiste en laretención temporal del mineral en algún lugar de la Planta, cuyo fin, esproporcionar capacidad de regulación o de variaciones entre las diversas fasesde una operación principal, tal como por ejemplo, entre mina y planta o entrechancado primario y secundario y si el mineral es grueso y de gran tonelaje seutiliza los stocks piles o pilas; entre chancado terciario y molienda se utilizantolvas.

Estos equipos o dispositivos se clasifican en:

Para material grueso y gran tonelaje.

Stock pile o pila de almacenamiento.

Para material grueso y pequeño tonelaje.

Tolva de gruesos.

Para gran y pequeño tonelaje y material fino.

Tolvas de finos.

Silos para concentrados.

A.- TOLVAS DE ALMACENAMIENTO DE MINERALES

Una tolva es un equipo de almacenamiento de mineral ya sea grueso o fino, lacual se compone de dos partes:

Una sección convergente situada en su parte inferior a la que se conocecomo boquilla, la cual puede ser de forma cónica o en forma de cuña.

Una sección vertical superior que es la tolva propiamente dicha, la cualproporciona la mayor parte del volumen de almacenamiento de mineral.


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Estos equipos tan simples como parecen, ofrecen problema tales como:

Encampanamiento o arqueo.

Formación de tubo o tubeado.

Segregación de partículas.

- El campaneo o arqueo produce interrupción del flujo del mineral por el

puenteo del mineral a granel sobre la abertura de la boquilla.- La formación de tubos restringe al flujo del mineral a un canal vertical que seforma arriba de la abertura de descarga y solo sale el material contenido eneste caudal.

- La segregación de partículas se produce en el momento de cargado de latolva, donde las partículas más gruesas tienden a moverse hacia la pared de latolva, dando lugar a grandes variaciones en la descarga de la misma.

Estos problemas entre otros que interrumpen el flujo de mineral son

generalmente atribuibles directamente al diseño incorrecto con poco o sinconsideración de las propiedades del flujo de mineral que está siendomanejado.


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En tal sentido, en estos últimos años se han hecho avances significativos en eldesarrollo de teorías y procedimientos de diseño para describir el

comportamiento de los sólidos para el diseño adecuado de las tolvas dealmacenamiento. Estos avances se deben en gran parte al trabajo del Dr. A.W.Jenike y al Dr. J.R Johanson.

Estas teorías indican que el diseño de tolvas de almacenamiento para sólidos agranel es básicamente un proceso de 4 etapas. Estas son:

1. Determinación de la resistencia y características de flujo de sólidos agranel para lasprobablemente peores condiciones esperadas queocurran en la práctica.

2. La determinación de la geometría de la tolva para la capacidad deseadaque proporcione el modelo de flujo con las características aceptables yasegurar que la descarga sea segura y predecible.

3. La estimación de las cargas ejercidas sobre las paredes de la tolva y elalimentador bajo condiciones de operación.

4. Diseño y detalles de la estructura de la tolva

Según Jenike, los modelos de flujos en tolvas son dos:

Flujo masivo

Flujo de embudo


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TOLVAS DE GRUESOS

Las tolvas de gruesos son generalmente de forma paralelepípeda cónica desección cuadrada o rectangular, fabricadas a la mayoría de casos de concretoarmado, pocas veces de madera o de hierro. En la parte superior se puede

colocar una parrilla hecha de barras de hierro (tipo riel), la cual nos permite elpaso del mineral más grande que la boquilla de descarga o tamaño derecepción de la chancadora.

Estos trozos grandes de mineral que quedan sobre la parrilla denominados sona veces retirados y plasteados para reducirlos de tamaño o instalar un martilloneumático que cumple la misma función.

Para determinar las dimensiones de una tolva paralelepípeda de seccióncuadrada se debe hacer el siguiente análisis.

TOLVAS DE FINOS

Las tolvas de finos son de forma cilíndrica con un fondo cónico, las cuales se fabrican conplanchasde acero. Para determinar las dimensiones, se hace el siguiente análisis.

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