Fiq-Gpl-Pea-01 - Guía de Laboratorio Metalurgia I

 

 

GUIA DE PRACTICAS LABORATORO DE METALURGIA I

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GUÍA DE PRÁCTICAS Laboratorio de Operaciones Unitarias LOPU METALURGIA I Docente: MSc. Héctor Ricardo Cuba Torre

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INDICE PRACTICAS

PAGINA

Introducción Orígenes de Yacimientos Pórfidos y Mineralogía Practica 2: Reconocimiento Reconocimiento de minerales Practica 3: Determinación del peso específico de minerales Practica 4: Muestreo de minerales minerales Practica 5: Trituración de Minerales Minerales Practica 6: Molienda de minerales minerales Practica 7: Tamizado y Análisis granulométrico Examen Parcial de Laboratorio Practica 8: Flotación Practica 9. Flotación Practica 10: Pirometalurgia – Fundición del plomo Practica 11: Fundición del Aluminio Practica 12: Electrorefinación Electrorefinación Cobre Examen Final parte Practica Control de Cambios de los documentos

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Introducción Las fuentes de los minerales los constituyen los grandes depósitos de pórfido, en los que los minerales primarios (hipógenos) están constituidos por intrusiones félsicas a porfídicas intermedias (Kirkham, 1972). El gran tamaño y estructuras que presentan como, por ejemplo, venas, conjuntos de vetas, stockworks, fracturas, zonas agrietadas y brechas permiten distinguir los l os depósitos de pórfido de una gran variedad de depósitos incluidos skarns, mantos de alta temperatura, venas mesotérmicas periféricas y depósitos epitermales de metales preciosos. Debido a los movimientos tectónicos (zonas de subducción) la presión se libera repentinamente y el magma se promueve la liberación de minerales donde se desarrollan minerales secundarios en zonas supergénicas enriquecidas en depósitos de pórfido de Cu por meteorización de sulfuros primarios. Estas zonas suelen tener leyes de Cu significativamente más altos, aumentando así el potencial de explotación económica. Los depósitos de mineral de Pórfido Pórfid o de Cu-Au-Mo suministr suministran an el 75% del Cu del mundo, el 50% del Mo, casi todo el Re y el 20% del Oro. Bajo este entorno la Metalurgia extractiva se ocupa de la concentración de la mena para su fusión del mineral, purificación purific ación y afino del metal obtenido y también de la recuperaci recuperación ón de diversos subproductos que los acompañan. El estudio de la metalurgia extractiva, es de vital importancia, ya que los recursos minerales que se obtienen a través de sus procesos, constituyen parte de la riqueza natural de un país y son un material valioso, que son pilares del desarrollo de la sociedad, ya que son utilizados como fuentes de materias primas para la producción de bienes de consumo y están vinculados a la historia desde épocas remotas cuando el hombre aprendió a extraer de la corteza terrestre los materiales que le eran útiles para el desarrollo de sus actividades. Las prácticas de laboratorio brindaran métodos y técnicas para que el futuro ingeniero desarrollar y aplicar con criterio desde el reconocimiento, muestreo, determinación de los pesos específicos, trituración, molienda y su respectivos análisis e importancia granulométrica para su extracción y concentración de minerales. La práctica adquirida le servirán para evaluar, cuantificar y dimensionar proyectos de la actividad minera. Asimismo, de las principales variables que se maneja en las diferentes operaciones de conminución y procesos de concentración, fundamentalmente la flotación.

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PRACTICA N° 01 RECONOCIMIENTO RECONOCI MIENTO DE MINERAL ES I.

INTRODUCCION El reconocimiento de minerales en muestra de mano o de visu es una herramienta muy útil en el trabajo de campo del ingeniero, geólogo o profesional que esta interesado en averiguar la composición del mineral, el reconocimiento es una primera aproximación al tipo de materiales geológicos que se están observando. Las propiedades minerales que se pueden reconocer por una simple observación o mediante pruebas sencillas,

II.

MARCO TEORICO El reconocimiento de los minerales es una herramienta muy útil en una primera aproximación que permite aclarar las condiciones de la formación de los minerales, diferenciar entre variedades y modificaciones o definir nuevos minerales. El material necesario para la identificación de minerales es una lupa (imprescindible), una pequeña navaja o lima metálica, un imán y una información de minerales. El reconocimiento de los minerales es el conjunto de técnicas que podemos utilizar para inferir la especie en función de propiedades observables o medibles. Existen tres formas de analizar un mineral o una roca: 1) Métodos macroscópico macroscópicos, s, es el método más simple y económico 2) Métodos microscópic microscópicos, os,  se utiliza un microscopio especial y una muestra preparada (lámina delgada). 3) Métodos químicos, los análisis químicos se realizan en laboratorios especiales.

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PROPIEDADES FISICAS FORMA Es el desarrollo de caras cristalográficas de un mineral que es característico de cada especie mineral y, un criterio para su identificación. Ejemplos: cubos en pirita y galena, prismas de base hexagonal en aragonito, romboedros en calcita. HÁBITO El hábito es el desarrollo relativo del conjunto de caras de un cristal y se aplica tanto a cristales individuales como a agregados cristalinos. Depende de las condiciones de crecimiento y/o formación del mineral. Figura 1. a) Cristales individual individuales. es. •  Acicular. Cristales alargados como agujas. •  Tabular. Cristales como tablones. filiforme e o fibroso. Cristales como cabellos o fibras. •  Capilar o filiform •  Hojoso o laminar. Cristales aplastados como hojas. b) Agregados cristalinos •  Masivo. No se distinguen cristales. cristaless alotriomorf alotriomorfos os o granos. •  Granular. Agregados de cristale •  Dendrítico. Arborescencia en ramas divergentes y delgadas. •  Globular. Individuos radiales que forman grupos esféricos o semiesféricos. •  Botroidal. Cuando las formas globulares se agrupan como formando racimos. •  Fibroso-r Fibroso-radiado. adiado. Cuando los cristales individuales son fibras y se agrupan de forma radial.

Figura 1. Formas comunes de cristales individuales y agregados cristalinos Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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COLOR El color en los minerales minerale s es variado, aunque lo más frecuente es que sea debido a la presencia de elementos llamados cromóforos, tales como Fe, Cr, Cu, Co, etc. El color constituye una propiedad importante para la determinación mineral. Ejemplos: calcopirita amarillo; galena, gris; malaquita, verde; de la azurita, azul. Hay muchos minerales que pueden presentan diferentes colores. Ejemplo: el cuarzo (rosa, blanco, incoloro, ahumado), el berilo (verde, azul, etc.) o la fluorita (morado, verde). RAYA O HUELLA La palabra raya es en este caso sinónimo de “color de la raya” y se refiere al color del mineral

pulverizado. Su determinación se hace rayando con el mineral en una placa blanca de porcelana vitrificada sin barnizar y observando el color de esa raya. La raya intensa y de colores definidos es propia de minerales metálicos como por ejemplo sulfuros, mientras que la de los minerales no metálicos, como los silicatos o carbonatos, es siempre blanca o de colores muy claros. BRILLO El brillo es el aspecto que presenta la superficie de un mineral cuando la luz incide sobre él. El brillo puede ser metálico, sub-metálico y no metálico. El brillo metálico es propio de minerales opacos, con índice de refracción inferior a 3, como por ejemplo pirita, calcopirita, galena, oro o plata. El brillo no metálico es propio de minerales transparentes con índice de refracción inferior a 2.6 y comprende distintos subtipos: a) brillo adamantino, intenso, p.ej. diamante, b) brillo vítreo, que recuerda al vidrio, p.ej. cuarzo; c) brillo resinoso; d) brillo nacarado; e) brillo graso; f) sedoso, etc. PESO ESPECÍFICO ESPECÍFICO O DENSIDAD RELATIVA El peso específico (P.E.) o densidad relativa de un mineral es la relación entre su peso y el peso de un volumen igual de agua a 4ºC. DUREZA La dureza (H) se define como la resistencia de un mineral a ser rayado. Su valor relativo se calcula comparando con otros minerales de dureza conocida, recogidos en una escala de Mohs establecida en 1822. Se toman 10 minerales comparativos de más blando a más duro, que son: talco, yeso, calcita, fluorita, apatito, ortosa (feldespato), cuarzo, topacio, corindón y diamante. Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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EXFOLIACIÓN La exfoliación es la rotura del mineral paralelamente a determinados planos cristalográficos y está relacionada con la estructura interna del cristal. Así por ejemplo, las micas que tienen una estructura en capas con enlaces débiles entre ellas, presentan exfoliación perfecta en estas direcciones. La exfoliación, cuando está presente en un mineral, se puede describir en función de: a) su calidad: perfecta, buena, imperfecta, y b) de los planos cristalográficos: cúbica, octaédrica, prismática, etc. FRACTURA Se entiende por fractura de un mineral a la rotura aleatoria, sin ninguna relación con la estructura interna inter na del mismo, a diferencia de la exfoliación. El aspecto de la superficie de rotura puede ser característico en algunos minerales. Se distingue: Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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a) Fractura concoidal: superfic superficies ies de rotura curvas como la cara interna de una concha (de ahí el nombre). Ejemplos, sílex, calcedonia. b) Fractura fibrosa: cuando el mineral se rompe con entrantes y salientes puntiagudos, como una astilla. c) Fractura irregular: la más común y la que sucede según superficies irregulares. MAGNETISMO Se dice que un mineral es magnético cuando tiene la capacidad de ser atraído por un imán. La magnetita y la pirrotina son los únicos minerales corrientes que se pueden considerar magnéticos.  AL GUNOS MIN  ALGUNOS MINERAL ERALES ES Pirita Sus cristales tienen nueve planos de simetría y trece ejes, tres de ellos cuaternarios, cuatro ternarios y seis binarios. Hay muchos minerales que cristalizan en este sistema, entre ellos, por ejemplo, la galena, la sal común o la fluorita, de las que se encuentran con frecuencia grupos de cristales cúbicos. La pirita, sulfuro de hierro, cristaliza también en este sistema, formando cubos, dodecaedros pentagonales o combinaciones de ambas formas. Sistema monoclínico: Sólo tiene un plano de simetría y un único eje binario.

TALCO Hábito: nunca en forma de cristales individuales. Generalmente agregados escamosos y masas compactas afieltradas (variedad esteatita o piedra jabonosa).  Color: blanco, blanco verdoso, gris o castaño. Dureza: 1 Densidad: 2.7 g/cm3 Brillo: perlado en láminas y céreo en masas. Otras características: untuoso al tacto. CUARZO Hábito: puede aparecer como cristales bien formados, incluso de enormes dimensiones hasta masas compactas microcristalinas (cuarcitas) y criptocristalinas (ágatas). Los cristales son generalmente prismas hexagonales terminados en dos romboedros que simulan una bipirámide hexagonal. Las maclas son comunes. Color: es normalmente normalment e blanco, pero en la práctica puede presentar todas las tonalidades según las variedades. Cuando es puro es incoloro (cristal de roca). Dureza: 7 Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

   

 

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Densidad: 2.65 g/cm3 Exfoliación o Fractura: no tiene exfoliación. Fractura concoidea. Otras características: Piroeléctrico y piezoeléct piezoeléctrico. rico.

Cristal de roca  roca 

Cuarz o rosa

Cuarzo citrino  citrino  ahumad   

Cuarz o

https://www.youtube.com/watch?v=-_btzl_3p0Y FICHA DE IDENTIFICACIÓN VISU  VISU  Nombre del mineral

Forma Hábito Color Raya o Huella Brillo Densidad Dureza Exfoliación Fractura Magnetismo Características

 

:

Clase:  

Dibujo

diagnóstico Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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FICH DE IDENTIFIC CIÓN MICROSCO MICROSCOPIO PIO LUZ TR NSMITID Nombre del mineral

 

:

Forma Hábito Color Exfoliación Pleocroismo Relieve Birrefringencia Extinción

Clase:  

Dibujo

Maclas Carácter óptico Características diagnóstico III.

OBJETIVO -

Esta práctica tiene como objetivo el reconocimi reconocimiento ento de algunos minerales y rocas. Para ello se les da un unaa síntesis de los conceptos más importantes para describir los minerales.

IV. MATERIALES Se requiere algunas herramientas que facilitan el reconocimiento, por cada grupo de laboratorio: Lupa de bolso (10 hasta 20 X aumento) Rayador (Mohs 7+), vidrio (Mohs 6), chinche (Mohs 5) Porcelana para color de la raya Imán Los alumnos que tengan disponibles algunas muestras de minerales pueden llevar a la práctica para su reconocimiento. V. PROCEDIMIE PROCEDIMIENTO NTO EXPER EXPERIMENTAL IMENTAL El reconocimiento de materiales se realizará por observación directa y para ello el estudiante debe contar con fotos dadas en la clase y otras que puede acceder en el internet, libros, artículos y revistas. Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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A nivel macroscópico se ensayarán las 5 muestras de minerales asignados por el profesor disponible en el laboratorio. Al observar los diferentes minerales se detallarán lo siguiente: -  Forma, Hábito -  Color -  Raya o Huella -  Brillo -  Densidad -  Dureza -  Exfoliación -  Fractura -  Magnetismo -  Característ Características icas diagnóstico El desarrollo será y toda la información será llenada en el formato de identificación VISU. VI. RESULTADOS PARA EL INFORME En el informe se detallarán las fichas VISU de las 5 muestras asignadas. Además: a. 5 muestras adicionales dadas por el profesor serán incorporadas en el informe. b. Importancia de los minerales c. En la naturaleza los minerales se encuentran puros d. Que son las rocas e. Como se clasifican f. Cuál es la composición de la corteza terrestre g. Indica los usos y aplicaciones de cinco minerales. h. Buscar en bibliografía e Internet pautas y procedimientos para reconocer minerales. VII. CONCLUSIONES Despues de la practica el alumno estara en condiciones de realizar un reconocimiento reconocimiento de mineral o rocas para para poder inferir las principales conclusiones conclusiones observadas. Podra determinar del tipo de mineral presente para su posterior tratamiento y procesos de extraccion del mismo y detallar en su informe.

VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1.  CHAMPA HENRÍQUEZ, Oscar . “Texto: Metalurgia Extractiva I”. Lima. UNAC. 2011.   2.  AGUILAR REVOREDO, J.F. “Preparación Mecánica de Minerales”. Lima. UNI. 1985.  1985.  3. HURLBUT Y KLEIN.  “Manual de mineralogía Dana”. New York.  York. 

 

Copyright John Wiley & Sons Inc. 1976.

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PRACTICA PRACTIC A Nro 2 DETERMINACION PESO ESPECIFICO ESPECIFICO DE MINERAL MINERALES ES I.

INTRODUCCION Conocer el peso específico de los minerales para una muestra cualquiera, es de mucha importancia, ya que nos ayuda que podamos determinar del que mineral se trata, y este en los procesos de transporte afectan y así poder evaluar y cuantificar en los balances de materiales ser de mucha utilidad.

II. MARCO TEORICO La densidad de una sustancia es un valor absoluto que se refiere a la cantidad de masa de dicha sustancia que hay en una unidad de volumen de esta. La unidad de volumen utilizada es el centímetro cubico, y la masa viene dada en gramos. Por tanto, la densidad es más una característica de laespecífico materia que en g/cm3 En mineralogía se utiliza frecuente el peso dese unmide mineral. Este peso es un valor específico que permite comparar las densidades entre diferentes minerales. El peso específico es una propiedad intrínseca y constante para un mineral de composición química determinada y depende básicamente de dos factores: - De los átomos que constituyen el mineral. - Del tipo de empaquetamiento de los átomos. Peso Específico El peso específico expresa la relación entre el peso de un mineral y el peso de un volumen igual de agua, esto es:

          En el cálculo del peso específico se obtiene un valor absoluto es decir sin unidades, sino que se expresa un peso relativo del mineral con aspectos a otros minerales. Si un mineral tiene un peso específico igual a dos, eso significa que un volumen cualquiera de dicho mineral pesa dos veces más que un volumen igual al agua. La utilidad del peso específico de los minerales es clara si tomamos una muestra del mineral en la mano es muy difícil de calcular su densidad: Solo podemos decir si es muy d enso o es poco denso

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La estimación del valor del peso específico es en muchas ocasiones determinante la clasificación de un mineral a estudiar, por ello a continuación se especifica dicho valores para algunos minerales:

Densidad Se define la densidad como: “el cociente entre la masa de una muestra de sustancia y el volumen de dicha muestra”. En forma matemática, esta definición se puede expr esar

mediante la siguiente fórmula:

  

 

En los sólidos la densidad es aproximadamente constante, pero en los líquidos, y particularmente en los gases, varía con las condiciones de medida. Así en el caso de los líquidos se suele especificar la temperatura a la que se refiere el valor dado para la densidad y en el caso de los gases se ha de indicar, junto  con dicho valor, la presión. Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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La densidad normalmente se expresa en unidades que son el cociente entre las unidades de masa y volumen que se utilizaron en la medición. kilogramo / metro cúbico (kg/m3). ✓  ✓ 

gramo / centímetro cúbico (g/cm3).

✓ 

libra / pie cúbico (lb/pie3)

Densidad Relativa Es una comparación de la densidad de una sustancia con la densidad de otra que se toma como referencia. Ambas densidades se expresan en las mismas unidades y en iguales condiciones de temperatura y presión. La densidad relativa es adimensional adimensi onal (sin unidades), ya que queda definida como el coci cociente ente de dos densidades.

   

Donde:

  

  es la densidad relativa,   es la densidad de la sustancia, y   es la densidad de referencia.

Para los líquidos y los sólidos, la densidad de referencia habitual es la del agua líquida a la presión de 1 atm y la temperatura de 4 °C. En esas condiciones, la densidad absoluta del agua es de 1000 kg/m3. El resultado de esta ecuación se es la densidad específica (del inglés specific density) o conocido como peso específico. La balanza de Penfield permite determinar el peso especifico por la posicion de pesas en el brazo derecho graduado.

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III.

OBJETIVOS - Evaluar la densidad de un mineral o roca - Evaluar el Peso específico de muestras mineral

IV.

MATERIALES Un grupo de minerales de los que más comúnmente se encuentran en el laboratorio. Seleccionaremos aquel mineral disponible de entre los siguientes: - Galena - Calcopirita - Pirita - Cuarzo - Pirita - Talco - Arena - otros minerales disponibles en laboratorio. - Balanza de laboratorio para masar los minerales

-

Probetas graduadas para medir el volumen del mineral

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V. PROCEDIMIENTO PROCEDIMIENTO EXPERIME EXPERIMENTAL NTAL 1. Tomar las medidas correspondientes con el mineral o muestra a ensayar. 2. La muestra del mineral debe tener el tamaño suficiente procurando ser representativa y homogénea y no estén mezclados o con otros minerales. 3. Pesar o masar el mineral en la balanza analítica o electrónica, electrónic a, mo  4. Llenar la probeta con agua hasta un nivel de 50 ml como volumen inicial Vo. 5. Luego introducir el mineral en la probeta contenida el agua y observar el volumen final. Se debe tener cuidado   de que no queden burbujas de aire ocluidas o adheridas a la superficie del sólido  sólido 6. El volumen final disminuido del volumen inicial constituye la diferencia un volumen equivalente al volumen del mineral Vm. 7. La densidad de la muestra de medio granular será igual a la relación entre la masa peso de la muestra y el volumen que ocupa la misma. Nota:: Re Nota Repetir petir el procedimiento por t ripli cado y obtene obtenerr un valor promedio En el cálculo del peso específico, dividimos la densidad obtenida sobre la densidad referente del agua a 4oC cuyo resultado es un índice o peso específico adimensional, cuyo valor será el mismo.

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   

La densidad absoluta o de referencia del agua es 1000 kg/m3. El resultado de esta ecuación es la densidad específica (del inglés specific density) o conocido como peso específico. VI. RESULTADOS PARA EL INFORME 1. Completar el cuadro siguiente:

2. Existe relación entre el peso específico de un mineral y su densidad 3. En que se diferencian ambos valores 4. Cuál es el valor medio del peso específico de 5 minerales metálicos que Ud. elija 5. Diferencias entre PE de minerales metálicos y no metálicos y porque su diferencia. 6. El grafito tiene un peso específico de 2,23 mientras que el diamante es 3,53, ambos formados de carbono, Puede Ud. explicar a qué se debe esta diferencia. VII.

CONCLUSIONES El estudiante anotara las principales observaciones y conclusiones en el informe respectivo detallando los pesos específicos y densidades de las muestras de mineral que estén sujetas a evaluación, su importancia de esta propiedad influye en los diferentes procesos y operación de vital importancia para tener mejores eficiencias. También reportara las recomendaciones pertinentes.

VIII. 

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 

1.  CHAMPA HENRÍQUEZ, Oscar . “Texto: Metalurgia Extractiva I”. Lima. UNAC. 2011.   2.  AGUILAR REVOREDO, J.F. “Preparación Mecánica de Minerales”. Lima. UNI. 1985.  1985.  3.  HURLBUT Y KLEIN.  “Manual de mineralogía Dana”. New York.  York.  Copyright John Wiley & Sons Inc. 1976.

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PRACTICA PRACTIC A Nro 3 MUESTREO DE MINERALES I.

INTRODUCCION

II.

El muestreo La toma de muestras de roca o mineral es el trabajo de rutina que se realiza en las etapas de exploración y producción minera (subterránea y superficial). Obtener una muestra requiere una gran responsabilidad y cuidado, asimismo, se debe tener las consideraciones de; el lugar o zona donde será extraída, y todas las técnicas necesarias para su obtención. Posteriormente, se procede con los análisis respectivos en laboratorio para definir la sustancia mineral de interés, el contenido metálico, la calidad y cantidad que se necesita y/o se está buscando. MARCO TEORICO El muestreo es una de la operaciones más importantes, tanto en trabajos de prospección y como en exploración de los yacimientos de minerales. El muestreo es el único método para la calidad las menas, el cual se estudian las propiedades físicas   y las determinar características de los de minerales y laspor rocas. ”El muestreo debe ser equiprobable ”  

El proceso del muestreo es un conjunto de trabajos encaminado a determinar la composición cuantitativa y cualitativa de los componentes útiles e impurezas del mineral o una roca: Comprende: 1) 2) 3)

Selección y recojo de las muestras Tratamiento de las muestras Ensaye de las muestras mediante análisis químicos

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Los métodos de muestreo utilizados en la toma de muestras varían de acuerdo con las características propias del mineral o yacimiento y el sistema de explotación empleada. En todo muestreo debe establecerse: - Objetivo del muestreo - Datos a recolectar - Grado de precisión deseada

- Población a muestrear - Manera de recolectar los datos - Método de medida

FACTORES QUE DETERMIAN EL TIPO Y CANTIDAD DE LA MUESTRA - Tipo y depósito del mineral - Distribución del mineral útil y su tamaño - Etapa de investigación en la que se efectúa el muestreo - La accesibilidad de la mineralización - Facilidad de la toma de la muestra - El costo de la toma de muestra.

TIPOS DE MUESTREO Muestreo Mue streo A lea leatorio torio Simple Consiste en la selección de fragmentos o unidades del lote de modo que todas las muestras posibles de tamaño no tengan la misma probabilidad de ser elegidas. Muestreo Mue streo Sistemá Sistemático tico En este caso las extracciones de las muestras son determinadas según una regla fija. Las muestras se toman en una mallar regular, en intervalos regulares de tiempo y de espacio.

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Muestreo Mue streo Estratificado Las muestras se toman aleatoriamente dentro de un estrato. Un estrato corresponde a una sección del tiempo o del espacio de tamaño constante. Las muestras se agrupan en poblaciones homogéneas. Los tipos más comunes de muestreo son: - Muestreo por canales - Muestreo por punto -- Muestreo o zanjas Muestreo por por trincheras pozos - Muestreo por sondajes de perforación - Muestreo agarrando Grabs simples Y estos se agrupan en: 1. 2. 3. 4.

Muestreo de labores mineras: Canales, puntos, Muestreo por Canchas: por trincher trincheras, as, pozos Muestreo por sondajes de perforación Muestreo agarrando o sin escoger

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Muestreo por Canales Consiste en cortar una ranura rectangular a través de toda una estructura mineralizada, para obtener una muestra de un determinado peso. Se aplica en vetas y mantos y algunas veces en mantos mineralizados, en labores mineras subterráneas.

El intervalo entre muestras puede ser hasta 20 pies, pero en depósitos de fuerte variación cada 3 pies. El muestreo por canales para vetas con minerales polimeticos (PB, ZN, Cu) se efectúan muestreos sistemáticos con un espaciamiento de hasta 5 metros. La cantidad de muestra, cuando la potencia de la veta sea menor de 1 pie, la cantidad de muestras se mantendrá en el peso minimo de 1 kilogramo. MUESTREO POR PUNTOS Consiste en tomar una pequeña porción de material al igual de cada punto previamente marcado en la superficice de un deposito mineralizado. Se emplean en el muestreo de cuerpos mineralizados, mantos amplios, depósitos diseminados o pórfidos. Vetas de gran potencia donde se explota por el método de tajo

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con cuadros Square Set, corte y relleno en arcos (ARCH BACK, corte y relleno descendente (ANDER CUT AND FILL). En tajo abierto se usa en el muestreo de las paredes de los bancos. La ubicación las muestras en el caso de cuadros relacionada concorresponde las letres y numero que sedeasignan a los postes, Las letras que se esta asignan a los postes a la dirección N – S y los números a la dirección E  – W donde aumentos al W.

MUESTREO POR ZANJAS O TRINCHERAS Es el más utilizado porque da resultados más satisfactorios. EL método consiste en hacer zanjas perpendiculares al eje mayor de la cancha, en toda su profundidad, o escavar en forma perpendicular al rumbo de área mineralizadas superficiales, a intervalos regulares y extraer las muestras en formas sistemáticas finas y gruesas de ambos lados de dichas zanjas o en el piso.

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El método es aplicable al muestreo de canchas, relaves, placeres, depósitos detríticos, montones de mineral y otros. La ubicación de las trincheras deberá estar referida a un punto topográfico y deberá ser anotado en el talonario de muestreo. Además debe hacerse un croquis indicando el tamaño de la cancha Se debe extraer una muestra de cada lado de la zanja y luego, procede al cuarteo siempre y cuando haya mas de 1 Kg de material. Muestreo por Pozos Es un método mas laborioso. Consiste en excavar pozos verticales a intervalos iguales que atraviesen por completo la cancha y relave o hasta donde es posible el deposito y minerales cuyo material extraido y cuarteado constituye la muestra. Este método es muy utilizado en relaves, lugares no muy profundos, depsositos detrítico y en cuerpos minerzlizados, y los pozos no deberán ser muy grandes pero si tendrán una sección uniforme en toda su profundidad. Muestreo Mue streo por Hue Huecos cos de Pe Perforacion rforacion Este método que a veces es usado tambien en labores subterráneas, se aplica mayormente en el mueestreo de tajo abierto, deposito de grava (cascajos), relaves, y muestreos de yacimientos extensos (diseminados o porfiriticos) de baja ley. La programación, supervisión y paralización de los sondajes deben ser ejefctuados por el responsable del proyecto.

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Estas pueden ser por: Sonda Diamantina done se realizan perforaciones superficiales y subterráneas, consiste en la extracion de testigos cilíndricos mediante perforacon diamantina. De una muestra idela cuando la recuperación del testigo es razonable mayor o igual al 90%. El testigo se corta por la mitad guardando como archivo una mitad y la otra mitad de muestra se envía al laboratorio laborato rio para su análisis. La mitad mit ad de archivo se estudia y se logea, se guarda para estudios posteriores. Muestreo Grab Sample Es el método de muestreo sin escoger, se emplea para tener una idea aproximada de la ley de canchas, montones de mineral, minerales de exportación, sacos de concentrados, carros mineros, chutes minerales de los disparos en tajos, frente de trabajo, como comprobación de otras muestras tomadas con anterioridad.

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EXTRACCION DE LAS MUESTRAS Para la extracción de las muestras es necesario realizar las siguientes actividades en el mismo lugar de muestreo: - Ubicación, la ubicación de las muestras deben ser exactas porque los resultados cuantitativos de las mismas, colocados en los planos de muestreo se estudian comparativamente. - El marcado, es necesario que antes de iniciar el muestreo, donde se marque los limites del área por limpiarse o el contorno de los pozos o los limites de las trincheras con tiza o pintura blanca. - Limpieza superficial en el área marcada a fin de evitar alguna contaminación. - Extraccion de la muestra, consiste en extraer la muestra en fragmentos, polvo, astillas o partículas de mineral con la punta o pico recpecinando en una cuba. - Cuarteo de la muestra siempre en cuando exceda a 1 Kg.

TRATAMIENTO DE LAS MUESTRAS 1. 2.

Reduccion de la masa de la muestra hasta el peso necesario para su análisis Disminucion del tamano de las partículas de la muestra hasta la medida recomendable de estas para su análisis. 3. La reducción de una muestra durante el proceso de su tratamiento se divide en varias etapas, cada una de las cuales consta de : trituración, cribado, mezclado y reducción. Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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ERRORES EN EL MUESTREO Las principales causas de error en el muestreo son: - Caracteristic Caracteristicas as físicas del mismo yacimiento - Factores personales de los muestreros - Desconocimiento de la técnica correcta en la toma de muestras - Numero de muestras insuficientes - Falta de limpieza - Ubicación inadecuada de la toma de muestras - Cuarteo incorrecto - Apresuramiento excesivo en la toma de muestras - Falta de voluntad cansancio sobre todo cuando se extraen materiales duros o zonas inaccesibles. - Presencia de bandas o concentraciones mineralizadas de menor dureza respecto a la ganga. - Errores de laboratorio ENSAYE ERRATICO Se considera una ley alternante errático, cuando su valor esta por encima 4 veces el promedio del tramo donde se sospecha. Se determinaran y corregirán las leyes erráticas indicando el método utilizado, prefiriéndose los métodos estadísticos y los de extrapolación. En caso de presentar valores erráticos, se recomienda, volver a muestrear o hacer un nuevo ensayo o en caso contrario aplicar artificios para corrgir y reemplazar estos valores con: - Sacar promedio de pesado de los valores extremos laterales. - Sacar un promedio aritmético de todas las muestras de la hilera o franja, y reemplazar en el valor errático.

MODELOS DE REPORTE DE MUESTRAS

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METODO DE MUESTREO  A.

DIVISOR MECANICO MECANICO o CUARTEADOR CUARTEA DOR TIPO RIFLE

Es unequipo mecanico con un numero par de canales de igual ancho que descargan en forma alternada a cada divisor, donde dos recipientes reciben los dos mitades de muestra de la division.

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B.

CUARTEO DE MUESTRAS

Consiste en la reducción de las muestras, muestr as, las muestras se revuelven o mezclan como una masa uniforme, sacudiendo en una manta por los 4 extremos. Los pasos son los siguientes: 1.

Mezclar ldentro de la manta el material de la muestra

2.

Formacion del montículo en forma circular o de contorno circular

3. Trazar diametralmente en 2 sentodps, dos canales perpendiculares. 4. Sacar 2 cuadrantes opuestas del material (II y IV) 5. Repetir la operación anterios en los cuadrantes restantes (I y III) hasta ontener un volumen de cada cuadro. 6. Con una pala o lampa se retira el material de los cuadrantes opuestos (II y IV) los cuales se repite la misma operación hasta el volumen de la muestra requerida no mayor de 1 Kg.

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III.

OBJETIVOS -  -  - 

IV.

Obtener una muestra de mineral aplicando las técnicas del método de muestreo Aplicar la técnica del método del cuarteo Encontrar una muestra representativa de un lote.

MATERIALES Los Se requiere algunas herramientas que faciliten la operación del método de muestreo por cuarteo manual: Una base de papel limpio Material representativo al mineral ABC Una espátula Balanza analítica Hoja Modelo del reporte del muestreo Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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V.

PROCEDIMIE PROCEDIMIENTO NTO EXPER EXPERIMENTAL IMENTAL Se proporcionará material representativo pasos por el método de cuarteo manual: al mineral compuesto por ABC por los siguientes 1. Masar la muestra representativa componentes A, B, C y total ABC. 2. Mezclar dentro de la manta las muestras representativas al mineral 3. Formar un montículo en forma circular o cono 4. Trazar diametralmente en dos canales perpendiculares 90º 5. Se obtendrán 4/4. Dos cuadrantes opuestos del material (II y IV) se retiraran 6. Los dos cuadrantes restantes (I y III), mezclar nuevamente hasta obtener un nuevo cono con 4/4 cuadrantes. 7. Con una espátula se retira el material representativo del nuevo cuadrantes opuestos (I y III), quedando los cuadrantes II y IV como muestra representativa. 8. Pesar la muestra final, que servirá para analizar su composición final.

VI.

RESULTADOS PARA EL INFORME 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

VII.

Determinar la masa inicial de la muestra representativa al mineral ABC Determinar la masa final producto del cuarteo. Calcular el % de composición del componente A, B y C Con información inicial de la composición de la muestra representativa ABC de un mineral compara con el resultado obtenido. Calcular el % de desviación Explique las razones de esta desviación Explique Ud. las diferencias entre ensayos de repetibilidad y reproducibilidad Con que finalidad se deben conservarse blancos y replicados de muestra.

CONCLUSIONES  El en informe reportaran las principales observaciones encontradas en cada tipo de muestreo realizados. También podrán reportar las recomendaciones que puede ser importantes para mejora de la práctica de muestreo.

VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS  1.  DUNNE, Robert C. (2019) “SME Mineral Processing & Extractive Metallurgy Handbook” Published by The Society for Mining, Metallurgy & Exploration (SME), Cap. 1.8 pp 147-160. 2.  CHAMPA HENRÍQUEZ, Oscar . “Texto: Metalurgia Extractiva I”. Lima. UNAC. 2011.   3.  AGUILAR REVOREDO, J.F. “Preparación Mecánica de Minerales”. Lima. UNI. 1985.  1985. 

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PRACTICA PRACTIC A Nr Nro o4 TRITURACION DE MINERALES I.

INTRODUCCION La conminución indica la reducción de tamaño de un material de dimensiones de partícula promedio a un tamaño de partícula inclusive más pequeño, mediante de trituración, chancado, molienda y otros. Esto puede ser aplicado sin importar el mecanismo de fractura involucrado. En la industria minera, la conminución es una unidad de operación importante en el procesamiento de minerales, cerámica, electrónica y otros campos, realizados con muchos tipos de molinos La conminución en su etapa inicial se lleva a cabo en la mina con la voladura y de esta manera se facilita el manipuleo del material volado en los rajos con scrapers, palas, etc. En las galerías se realiza con palas, scoops, manipuleo en carros mineros, correas transportadoras, etc. Finalmente, en canteras produciendo material con una granulometría uniforme.

II.

MARCO TEORICO

La reducción de tamaño es una operación unitaria que implica sólo una transformación física de la materia sin alterar su naturaleza, reduce el volumen promedio de las partículas de un sólido y su área superficial se ve aumentada. Esta operación se lleva a cabo básicamente en maquinarias donde las superficies de contacto con el material chocan entre sí, de manera repetitiva, logrando así una real reducción dependiendo generalmente del tiempo de duración del proceso. Algunos de los objetivos principales de estos procedimientos son facilitar el manejo de algunos productos, facilitar la mezcla de estos, y aumentar el área superficial de los sólidos. El objetivo de la operación del chancado es: ✓ Obtención

de productos que satisfagan las condiciones y especificaciones sobre tamaño mínimo o máximo, o ambos a la vez. ✓  Producir materiales que cumplan determinados requisitos respecto a su superficie específica. (Incremento del área de su superficie. ✓  Liberar las especies valiosas de las estériles antes de su concentración. ✓  La reducción se lleva a cabo dividiendo o fraccionando la muestra por diversos mecanismos de reducción hasta el tamaño deseado. Formas de reducción de tamaño: 1. Impacto, Por un golpe instantáneo y seco 2. Cizalla o frotamiento, división por fuerzas de fricción entre dos superficies o partículas 3. Atrición y corte, por la acción de una fuerza cortante 4. Compresión, por una fuerza de compresión generada entre dos superficies duras.

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El término general aplicado a la reducción de trozos grandes a fragmentos pequeños se denomina CONMINUCION, se s e lleva en dos pasos relacionados, pero separados, los cuales son CHANCADO y MOLIENDA. CHANCADO Es una operación unitaria que consiste en la reducción de grandes trozos de rocas en fragmentos pequeños, las partículas más gruesas en el producto de esta operación son del orden de ¼ a 3/8 de pulgada, las chancadoras producen un grupo de partículas de tamaños medibles. La energía que se utiliza en la trituración es convertida en gran parte en sonido y calor, por lo que la eficiencia del chancado es baja, van desde 0,3% hasta un 30%. Las chancadoras tratan fragmentos de gran tamaño, donde la magnitud de la fuerza aplicada es muy grande. El chancado normalmente se realiza mediante maquinas que se mueven lentamente en una trayectoria fija y ejercen enormes presiones a bajas velocidades. Las chancadoras se clasifican de acuerdo al tamaño del material tratado en:

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•  • 

Chancado grueso: Chancado primario Chancado fino: Chancado secundario, terciario, etc

1. Chancado Primario: fractura el mineral proveniente de la mina, hasta 8"-6" (20cm15cm). 2. Chancado Secundario: fractura el mineral proveniente del chancador primario, hasta 3-2" 5cm) 3. Chancado Terciario: fractura el mineral proveniente del chancador secundario, hasta 3/8" (1.5cm-1cm).

(8cm-

1/2-

Para el chancado grueso se usan chancadoras de Quijadas y Giratorias, en el chancado secundario usan chancadoras giratorias y de cono. Para el chancado terciario se usan chancadoras cónicas.

se

Etapas de la reducción de tamaños Las operaciones mediante las que se efectúan dichas reducciones de tamaño por medios físicos se denominan trituración y molienda. Si bien no existe una diferencia clara entre la trituración y la molienda, en general se habla de trituración cuando se fragmentan partículas de tamaños superiores a 1 pulgada y de molienda cuando se tratan partículas de tamaños inferiores a 1 pulgada. Con frecuencia, la capacidad de reducción de una trituradora o molino será insuficiente para asegurar la desintegración total deseada, por lo que se hará necesario efectuarla en dos o más etapas. Para ello se colocan trituradoras o molinos en serie, de modo tal que el mineral extraído del yacimiento alimenta una trituradora (o molino) primario, y la descarga de esta alimenta la trituradora (o molino) secundario, y así sucesivamente llamándose las etapas posteriores. posteriores .

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TIPOS DE CHANCADORAS Chancadora de mandíbula o quijada Consiste en dos placas trituradoras, una fija y una móvil que realiza la operación de aplastamiento. Realiza movimientos tipo Blake de alimentación fija y descarga variable, Dodge de alimentación variable y descarga fija. https://www.youtube.com/watch?v=FLrIoGYVfMA&t=42s   https://www.youtube.com/watch?v=FLrIoGYVfMA&t=42s

Chancadora giratoria

Las chancadoras giratorias son usadas principalmente en el chancado primario, aunque se fabrican unidades para reducción más fina que pueden usarse para chancado secundario. La chancadora giratoria giratori a consiste de un largo eje vertical o árbol que tiene un elemento de molienda de acero de forma cónica, denominada cabeza el cual se asienta en un mango excéntrico. El árbol esta normalmente suspendido de una araña y gira normalmente entre 85 y 150 rpm, describe una trayectoria única en el interior de la cámara de chancado fija debido a la acción giratoria de la excéntrica, al igual que en la chancadora de mandíbula, el movimiento máximo de la cabeza ocurre cerca de la descarga.

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III.

OBJETIVOS - Determinar el grado de reducción de una operación de trituración por medio de una

chancadora de quijadas - Calcular el consumo energético de la trituradora de quijadas para esta practica IV.

MATERIALES Chancadora de Quijadas 6,5 KW 1740 rpm Sistema de Tamices TYLER Balanza Mineral disponible en laboratorio, calcopirita Lentes protectores

V.

PROCEDIMIE PROCEDIMIENTO NTO EXPER EXPERIMENTAL IMENTAL El material mineral disponible en el laboratorio calcopirita después de su reconocimiento se pesará para realizar el proceso de chancado. 1. Pesar el mineral y determinar su diámetro inicial promedio, masa inicial 2. Encender la chancadora de quijadas 3. Abastecerá del mineral con mucho cuidado utilizando sus lentes protectores, para protegerse de cualquier impacto por pequeñas partículas que puedan desprenderse producto de la trituración. 4. Se dosificará lentamente el material mineral 5. Simultáneamente se recibirá el material chancado en una bolsa o recipiente. 6. Luego se procederá a pesar el mineral chancado, masa final 7. El material chancado se llevará al sistema de tamizado para determinar determin ar el tamaño promedio del producto P80 a través de la operación de granulometría Una vez terminada la trituración se procederá a apagar la chancadora y limpieza  

VI.

RESULTADOS PARA EL INFORME Calcular: ➢  Tamaño del mineral del producto promedio P80, asumiendo que el tamaño del mineral F80 es de 3”  ➢  El Ratio de reducción para F80 y P 80. aproximada proximada de la información presentada por la Chancadora ➢  El consumo de energía a de quijadas, tanto en vacío como en carga ➢  Para la capacidad de 6,5 Kw de potencia y 1740 rpm de la chancadora de quijadas, disponible en el laboratorio aproximar su producción horaria en toneladas use las relaciones de Taggart. Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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VII.

CONCLUSIONES En el informe reportaran las principales conclusiones observadas en la práctica variables que afecta y todo lo pertinente. También podrá indicar las principales recomendaciones encontradas para la practica.

VIII.

REFEREN REFERENCIAS CIAS BIB BIBLIOGRAFICA LIOGRAFICAS S 1.  CURIE M. John   (1973), Operaciones Unitarias en Procesamiento de Minerales” traducido por CHIA AQUIJE, Juan 1984 Traducción Diciembre 1984, Perú. 2.  McCABE / SMITH / HARRIOT, (1988), “Operaciones Unitarias em Ingenieria Química” Madrid, Cuarta Edición, Editorial Mc Graw Hill. Hi ll. 3.  MORRAL, I (1990) “Metalurgia General”, España Volumen I, Editorial Reverte. Reverte.   4.  HURLBUT Y KLEIN.  “Manual de mineralogía Dana”. New York.  York.  Copyright John Wiley & Sons Inc. 1976.

IX.

ANEXOS TEORIA Podemos calcular la capacidad teórica aproximada por Taggart. T = 0,6 L S

………… (1) 

Donde: T Capacidad de chancadora, TC/hr L Longitud, pulgadas S Abertura de descarga, pulgadas Tenemos las siguientes relaciones: A=Lxa de donde L = A / a R=a/S de donde S = a / R Reemplazando en (1) se obtiene: T = 0,6 A / R

………………. (2) 

Donde: R Grado de reducción A Área de la abertura de la boca de la chancadora en pulg.2 a Ancho de la boca de la chancadora en pulgada. Considerando condiciones de operación como: dureza, humedad, rugosidad. La fórmula se convierte en: TR = Kc x Km x Kf x T

Donde : TR Kc

……………….(3) 

Capacidad en TC / hr Factor de dureza: Puede variar de 1,0 a 0,65, Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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por ejemplo : dolomita = 1,0 andesita = 0,9 granito = 0,9

cuarzita = 0,80 riolita = 0,80 basalto = 0,75 etc.

Para una operación normal de dureza media, Kc = 0,90 Km = Factor de humedad: Para chancadora primaria no afectada la humedad entonces Km = 1,0 Para chancadora secundaria, para una operación normal Km = 0,75 Kf = Factor de arreglo de la alimentación: Para una operación eficiente, un sistema de alimentación mecánica supervisado por un operador, Kf = 0,75 a 0,85. Ejercici Eje rcici o 1: Calcular la capacidad de una chancadora de quijada de 10” x 24”, la abertura de descarga es de 3/4”, el recorrido de la mandíbula móvil 1/2”, la velocidad de la mandíbula

es de 300 rpm y el peso específico del mineral es de 2,8. Solución: Podemos aplicar la relación (1) ó (2) T = 0,6 x 24 x 3/4 = 10,8 TC / hr   Considerando condiciones de operación como: Kc = 0,90; Km = 1,0 y Kf = 0,80 La capacidad de la chancadora resulta: TR = 10,8 x 0,90 x 1,0 x 0,80 = 7,78 TC / hr TR = 7,78 TC / hr x 0,9072 TM / 1 TC = 7,06 TM / hr i.

Principales diferencias y ventajas encuentran Ud. entre Chancadoras de quijadas y chancadoras cónicas

 j.

Ejer Ejerci cici cio o2 Para el siguiente esquema de trituración, Calcular: 1. Las toneladas por hora de alimentaci alimentación ón a la trituradora cónica. 2. El porcentaje de carga circulante Cc 3. Del tonelaje chancado por la triturador trituradora a de quijadas - Cuantas ton/h son desviadas a la triturador trituradoraa cónica - Cuantas Ton/h son alimentadas al cedazo. Considerar la siguiente información: Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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PRACTICA PRACTIC A Nro 5 MOLIENDA DE MINERALES I.

INTRODUCCION

II.

MARCO TEORICO La molienda es la operación unitaria que efectúa la etapa final de reducción de tamaño, la liberación de las partículas valiosas del mineral. En esta etapa se emplea molinos para reducir el tamaño hasta 3 - 0.02 milímetros o incluso micrones.

La molienda es la última etapa en el proceso de conminución y puede ser realizada en seco y en húmedo cuando el material está en una pulpa con agua. A continuación, se muestra la molienda por rango de tamaños y consumos típicos de energía.

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Etapas de Molienda

Molienda Gruesa: hasta 3mmMolienda Media: hasta 0.5mm-

0.8mm 0.1mm

Molienda Fina: hasta 0.1mm-

0.02mm

Porcentaje de energía consumida en las diferentes etapas de una planta de concentración en diferentes operaciones.

Esquema típico de un circuito de molienda

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Circuito cerrado directo de molienda barras-bolas con hidrociclón

Tipos de Molienda Molienda   - Molienda Seca: con materiales secos. - Molienda Húmeda: con suspensiones de sólidos en agua o lodo.

Diferencias entre la molienda Húmeda y seca

TIPOS DE MOLINOS Molino de Rodillos  Rodillos  Está constituido por dos cilindros de acero que rotan en sentido contrario, que atrapan las partículas y las someten a fuerzas de compresión para reducirlas de tamaño.

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Factores importantes que afectan la molienda: - distancia entre ambos rodillos, - el área superficial de los rodillos, siendo estas: ✓  lisa, corrugada o ✓  con dientes. ✓ 

Molino de Barras Barras   Está formado por un cuerpo cilíndrico de eje horizontal, que en su interior cuenta con barras cilíndricas de acero sueltas dispuestas a lo largo del eje, de longitud aproximadamente igual a la del cuerpo del molino. Su giro se debe a una corona, la cual está acoplada a un piñón que es accionada por un motor eléctrico. Las barras se elevan, ruedan por las paredes del cilindro hasta una determinada altura y caen realizando un movimiento de cascada. La característica distintiva de un molino de barras es que la longitud de la coraza cilíndrica está entre 1,5 a 2,5 veces su diámetro.

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Molino de Bolas Las etapas finales de la disminución de tamaño se efectúan generalmente en los molinos de bolas de acero, debido a estas tienen una mayor área superficial por unidad de peso que las barras. El molino de bolas consta de un cuerpo cilíndrico de eje horizontal que en su interior contiene bolas libres. Los factores importantes que se consideran para seleccionar el tipo de bolas son: - el tamaño de la alimentación F, - la dureza, densidad y composición del mineral.

https://www.youtube.com/watch?v=9Wywt3pwza8 https://www.youtube.com/watch?v=9Wywt3pwza8  

Los factores que influyen en el rendimiento del molino de bolas son: ❖ 

La densidad de la Pulpa de alimentación Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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❖  ❖  ❖ 

Viscosidad de la pulpa que aumenta con la fineza de la partícula, Área superficial del medio de molienda El balanceo de la carga

La velocidad de un molino de bolas es mayor que la de un molino de barras, debido a que necesita que las bolas grandes caigan sobre las partículas de mena consiguientemente un mayor consumo de energía. Usualmente el molino de bolas trabaja a un 80% de su velocidad crítica.

Velocidad crítica Está determinado por el peso del cuerpo que es igual a la fuerza centrífuga donde el medio de la molienda cae fuera de la carga y causa un excesivo desgaste, viene expresado por la siguiente formula,

 ′   √ 76,′ 63  

Donde: Vc velocidad crítica (rpm) D diámetro interno del molino (pies)

d’ diámetro del medio de molienda (pies) 

III.

OBJETIVOS ➢ 

Determinar el grado de reducción de una ope operación ración de molienda por medio de un molino de bolas disponible en laboratorio ➢  Calcular el consumo energético, índice de trabajo IV.

MATERIAL ES Y EQUIPO EQUIPOS S Molino de Bolas disponible en laboratorio Balanza Mineral disponible en laboratorio, calcopirita Una brocha Sistema de Tamices TYLER

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V.

PROCEDIMIE PROCEDIMIENTO NTO EXPER EXPERIMENTAL IMENTAL

El material mineral disponible en el laboratorio calcopirita 8. Pesar el mineral y determinando su diámetro inicial promedio, masa inicial 9. Cargar en el recipiente cilíndrico del equipo el mineral conjuntamente con las bolas 10. Controlar por 5 minutos el tiempo de molienda 11. Anotar las características del motor, capacidad del cilindro, dimensiones para calcular el consumo de energía y ratio de reducción del mineral. 12. Transcurrido los cinco minutos apagar el equipo de molino de bolas, 13. Separar con mucho cuidado el material mineral fino de las bolas con la brocha 14. Pesar nuevamente el mineral molino que deberá coincidir con la masa inicial debido al sistema Bach. 15. El mineral molido se llevará al sistema de tamizado para determinar el tamaño promedio del producto P80 a través de la operación de granulometría VI.

RESULTADOS PARA EL INFORME Calcular: ❖ 

Tamaño del mineral del producto promedio P80 a través del análisis granulométrico, asumiendo que el tamaño del mineral F80 es de ½ pulgada. ❖  El Ratio de reducción para F80 y P 80. aproximada proximada de la información presentada por el molino, tanto ❖  El consumo de energía a en vacío como en carga. ❖  Desarrollar los siguientes ejercicios VII.

CONCLUSIONES En el informe podrán reportar inferir las principales observaciones encontradas y las recomendaciones del caso

VIII.

REFEREN REFERENCIAS CIAS BIB BIBLIOGRAFICA LIOGRAFICAS S 1.  CURIE M. John (1973), Operaciones Unitarias en Procesamiento de Minerales” traducido por CHIA AQUIJE, Juan 1984 Traducción Diciembre 1984, Perú. 2.  McCABE / SMITH / HARRIOT, (1988), “Operaciones Unitarias em Ingenieria Química” Madrid, Cuarta Edición, Editorial Mc Graw Hill. 3.  MORRAL, I (1990) “Metalurgia General”, España Volumen I, Editorial Reverte. Reverte.   4.  HURLBUT Y KLEIN.  “Manual de mineralogía Dana”. New York. Copyright John Wiley & Sons Inc. 1976. 

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IX.

ANEXOS Desarrollar los siguientes ejercicios Ejercici Eje rcici o 1: En un laboratorio de ensayos, se molieron mol ieron 1200 gramos de mineral de Galena, en un molino de bolas durante 12 minutos, la potencia consumida por el molino vacío, conteniendo solo bolas, fue de 230 watts, del 75% de eficiencia La alimentación al molino fue 80% menos 1350 micrones y el producto obtenido fue 80% menos 79 micrones. Calcular: a) Los Kw-h/ton de galena b) El índice de trabajo, Wi Ejercici Eje rcici o 2 Un molino de 12 pies de diámetro interno está moliendo por vía húmeda un mineral de cobre con una gravedad específica de 3,2 gr/cm3. El Índice de trabajo es de 12,5 Kw-h/ton que trabaja a un 72,5% de su velocidad crítica. El tamaño del material de alimentación se encontró en base a una muestra compuesta durante 15 días y a los resultados del análisis granulométrico son:

El valor de K = 350 via humeda. Calcular el diámetro de Bolas requerido para el molino de bolas.

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Ejercici o 3 Ejercici Se requiere determinar el molino Industrial de bolas con peso específico de 8,15 necesario, así como sus constantes de trabajo para moler 450 toneladas en 24 horas de mineral de 1/2” a 100% - 65 mallas,

Utilizar la siguiente información,

Experimenta lmente se requirió de 21 minutos para moler 100 g del mineral de -10 a Experimentalmente -65 mallas en dilución de 1:1 en el molino de 8” x 7 ½” . El producto de la alimentación al molino tiene 77,3 % de -10 +65 mallas

Calcular: 1. El tiempo efectivo de la molienda, minutos 2. La capacidad del molino del laboratorio, ton/h 3. Las dimensiones del molino, en pies. 4. La velocidad crítica y de trabajo 5. La carga de bolas 6. La potencia del motor a una eficiencia del 83%.

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PRACTICA PRACTIC A Nro 6 TAMIZADO Y ANALISIS GRANULOMETRICO MINERALES I.

INTRODUCCION El análisis granulométrico de un material o mineral es una herramienta muy utilizada para caracterizar las distribuciones de tamaño de las partículas que la componen. La importancia de dichos análisis recae en su aplicación en la optimización de los procesos y la industria, esto debido a que los requerimientos de separación de elementos para su posterior tratamiento y/o beneficio que permitan la extracción eficiente de los minerales. Además, es importante notar que una buena caracterización del mineral y la determinación del tamaño optimo, permiten reducir costos en la energía utilizada en la planta de beneficio, asimismo la maximizara la producción en el tratamiento de los minerales.

II.

MARCO TEORICO La operación de tamizado consiste en realizar la separación de las partículas sólidas según el tamaño de estas. Mediante la aplicación de una sola etapa de tamizado, la mezcla será separada en dos fracciones más homogéneas. En el tamizado industrial, el rendimiento o efectividad de la separación no es muy elevada, por ello realizar mediciones cuantitativas de su efectividad son muy necesarios. Un tamizado se puede considerar eficiente cuando permite lograr una mayor separación de la mezcla. Es muy importante considerar la naturaleza de la mezcla que se va a tamizar y la selección de la superficie del tamizado, la inclinación del tamiz, el movimiento vibratorio del mismo, el tiempo del tamizado, en otros aspectos importantes.

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El tamaño de las partículas retenidas en cada tamiz es equivalente a un promedia entre la abertura de la amalla en la que se retuvo. La distribución de los tamaños se obtiene colocando el producto en una serie de tamices, ordenadas de arriba hacia abajo por orden decreciente de la luz de malla. La separación de materiales solidos por su tamaño es importante para la producción de diferentes productos, se utiliza su análisis granulométrico de los productos de los molinos para observar la eficiencia de estos y para control de molienda de diversos minerales. El tamaño de partícula es especificado por la medida reportada en malla por la que pasa o bien por la que queda retenida, así se puede tener el perfil de distribución de los gránulos en el tamizador de manera gráfica. La forma gráfica es generalmente la más usada y existen diversos métodos en los que se realiza una presentación semilogaritmica.

Si un tamiz la nomenclatura es malla 100, + 100 indica gruesos y – 100 indica los finos.

m=L+d Donde:

d diámetro diámetro del hilo L luz de la malla m ancho de la malla Las características técnicas del Tamiz  Numero de mallas o número de tamiz es: Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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  1

 

En otras circunstancias se designa el tamiz por el número de mallas por centímetro ce ntímetro cuadrado o 2

2  12

 pulgadas  

 

Factores que afectan la eficiencia del tamizado: -  -  -  -  -  -  - 

Irregulari Irregularidades dades de la superficie de tamizado, tejido mal construido Tamaño de partícula Alto contenido de humedad Embotamiento u obturación de los agujeros Velocidad de alimentación Magnetización Tiempo de agitación.

Un buen tamizado se dice si una la mezcla de diferentes tamaños de los materiales, son separados perfectamente perfectame nte por la abertura del tamiz. Pero en la práctica esta separación perfecta perfect a no ocurre, por ello es necesario expresar la eficiencia del proceso, dependiendo del rechazo o del tamizado. El rendimiento de un tamiz (N t) se define como el producto de la separación fraccional del material deseado (NT) por la eliminación fraccional del material no deseado Rechazo (N R). Nt  = NT . NR

Donde: F masa total de la alimentación R masa total de rechazo T masa total del tamizado o cernido Si, XF  fracción de lo tamizable presente en la alimentación Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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XR  fracción del rechazo XT  fracción del tamizado Del balance de materia F = R + T

F . X  R . X  + T . X 

 

Combinando ambas ecuaciones, se puede obtener expresiones para encontrar una relación entre la masa del tamizado referido a la masa de alimentación (T/F) y una relación entre la masa del rechazo referida a la masa de la alimentación (R/F).

T       F     Entonces el rendimiento de tamizado

El rendimiento del rechazo,

     F        ...

 

 

1     .. 11   

 

La eficiencia Total del Tamizado,

Nt  = NT . NR 

   .2 . 1     ., 11   Por fracciones para la eficiencia del Tamiz, Tamiz    ]   [     ] [1 1     

 

O también,

 ]   [     ] [1 1 

 

La eficiencia para los gruesos A Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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        11  

 

Y la eficiencia para los finos B

        11  

III.

 

OBJETIVOS - Evaluar el rendimiento del tamizado - Realizar un análisis granulométrico de la fracción retenida y pasante a las malla indicada - Calcular el P80 del rendimiento del tamizado

IV.

MATERIALES Juego o Sistema de Tamices TYLER Equipo Tamizador Balanza 1 kg y 0.1 g de precisión Brocha de cerda pequeña Muestra de mineral de solidos granulares menor a 1000 micras.

V.

PROCEDIMIE PROCEDIMIENTO NTO EXPER EXPERIMENTAL IMENTAL El material mineral disponible en el laboratorio ➢ 

Realizar un análisis granulométrico a una muestra de la mezcla que será sometida a la operación de clasificación. ➢  Pesar el mineral inicialmente determinando su masa inicial Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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➢ 

Seleccionar un tamiz de abertura de tamaño intermedio disponible en laboratorio 500 micras y colocar sobre un tamiz una muestra pesada previamente aproximadamente 400  – 500 gr, clasificación ación durante unos 5 minutos. ➢  Someter a clasific ➢  Las fracciones obtenidas, el rechazo y tamizado, se someten a análisis granulométri granulométrico. co. Rendi Re ndimi miento ento de Un Ta Tami mizz ➢ 

Para el análisis del rendimiento del tamiz seleccionamos una malla intermedia malla micras de la serie antigua alemana. ➢  Con las fracciones obtenidas proceder a realizar un análisis granulométrico de la fracción de rechazo R, y la fracción de tamizado T.

VI.

RESULTADOS PARA EL INFORME De los resultados obtenidos de los análisis granulométricos preparar el cuadro. limentación Mallas

VII.

Peso retenido

Rechazo

Fracción Peso

Peso retenido

Tamizado

Fracción peso

Peso retenido

Fracción peso

CONCLUSIONES E INFORME Con los resultados obtenidos, Calcular: a) Los valores de XF, XR, XT  b) Rendimiento del Tamiz. c) Graficas En el informe indicar las principales conclusiones encontradas y las recomendaciones para la práctica realizada.

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VIII.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 

1.  CURIE M. John (1973), Operaciones Unitarias en Procesamiento de Minerales” traducido por CHIA AQUIJE, Juan 1984 Traducción Diciembre 1984, Perú. 2.  McCABE / SMITH / HARRIOT, (1988), “Operaciones Unitarias em Ingenieria Química” Madrid, Cuarta Edición, Editorial Mc Graw Hill. 3.  MORRAL, I (1990) “Metalurgia General”, España Volumen I, Editorial Reverte. Reverte.   4.  HURLBUT Y KLEIN.  “Manual de mineralogía Dana”. New York.  York.  Copyright John Wiley & Sons Inc. 1976.

IX.

 ANEXOS  Ejercici Eje rcici o 1: Se tiene un tamiz de 60 mallas por cm, construido con un material de 0,035 mm determinar su apertura. Solución Aplicamos

  0,1177    1  601  0,017        0,17  0,035  0,135   

 

Ejercici Eje rcici o 2 Un tamiz industrial se ha empleado un tamiz equivalente al número de tamiz de 200 de la serie Tyler, donde el diámetro del hilo es de 0,0021 pulgadas, obteniéndose los siguientes resultados: Kg de finos A en la alimentación Kg de gruesos B la alimentación Kg de gruesos en el tamizado Kg de finos en el rechazo

= 800 kg = 200 kg = 20 kg = 10 kg

Calcular la eficiencia de separación. Ejercici Eje rcici o 3 Un mineral que contiene Oro pasa por un tamiz de 30 mm. La distribución del tamaño promedio de la alimentación (Feed), el rechazo (Oversize) y el tamizado (Undersize) están descritos en la gráfica siguiente: Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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PRACTICA PRACTIC A Nr Nro o 7y 8 FLOTACION DE MINERALES I.

INTRODUCCION La flotación es hoy el método más importante de concentración mecánica. Patentado en 1906, ha permitido la explotación de yacimientos complejos y de bajo contenido, los cuales habrían sido dejados como marginales sin la ayuda de la flotación. En su forma más simple, es un proceso de gravedad modificado en el que el mineral metálico finamente triturado se mezcla con un líquido. El metal o compuesto metálico suele flotar, mientras que la ganga se va al fondo. En algunos casos ocurre lo contrario. En la mayoría de los procesos de flotación modernos se emplean aceites u otros agentes tenso activos para ayudar a flotar al metal o a la ganga. Esto permite que floten en agua sustancias de cierto peso. En uno de los procesos que utilizan este método se mezcla con agua un mineral finamente triturado que contiene conti ene sulfuro de cobre, al que se se le añaden cantidades cantid ades de aceite, ácido y otros reactivos de flotación. Cuando insufla airepequeñas en esta mezcla se forma una espuma en la superficie, que se mezcla con el sulfuro, pero no con la ganga. Esta última se va al fondo, y el sulfuro se recoge de la espuma. El proceso de flotación ha permitido explotar muchos depósitos minerales de baja concentración, e incluso residuos de plantas de procesado que utilizan técnicas menos eficientes. eficiente s. En algunos casos, la llamada flotación diferencial permite concentrar mediante un único proceso diversos compuestos metálicos a partir de un mineral complejo.

II.

MARCO TEORICO La flotación de minerales mediante espumas es un proceso fisicoquímico de concentración de minerales finamente molidos. Este proceso comprende un tratamiento químico de una pulpa de mineral con la finalidad de crear condiciones favorables para la adhesión de ciertas partículas a las burbujas de aire. El objetivo es la separación de especies minerales, divididos a partir de una pulpa acuosa, aprovechando sus propiedades de afinidad hidrofílico hidrofí lico o hidrofóbico por el agua. Las especies valiosas o útiles constituyen una fracción menor del mineral, mientras que las especies no valiosas o estériles constituyen la mayor parte. El carácter hidrofílico o de afinidad hace que estas partículas se mojen, permanezcan en suspensión en la pulpa. El carácter hidrofóbico o de repulsión evita el mojado de las partículas minerales que puedan adherirse a las burbujas ascendentes.

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Esta propiedad de algunos minerales tiene en forma natural, pero pueden darse mediante los reactivos de flotación, para que la flotación de minerales sea efectiva, se consideran los siguientes factores: ✓ 

Reactivos químicos,  químicos,  colectores, espumantes, activadores, depresores, modificadores de pH. Componentes del equipo de flotación, diseño de la celda, sistema de agitación, forma en que se dispersa el flujo de aire, configuración de los bancos de celdas, control de bancos de celdas. ✓ 

Componentes de la operación, operación , flujo de alimentación, mineralogía de la mena, granulometría de la mena, densidad de la pulpa, temperatura. TIPOS DE FLOTACION FLOTACION DIFERENCIAL Esta restringido a aquellasdeoperaciones que comprenden la separación mineral, procesamientos minerales polimetálicos, sulfuros de cobre, de Motipos y Zn.similares de FLOTACION BULK Consiste en la recuperación de dos o mas especies valiosas, ejemplo producto llamado concentrado bulk. FLOTACION DIRECTA Es aquella en la que el mineral valioso vali oso sale en la espuma y la ganga se queda en el estanque. FLOTACION INVERSA Este tipo de flotación mineral valiosos se queda como estanque y la ganga es la que flota. MINERALES HIDROFILOS Son mojados por el agua, constituidos por: óxidos, sulfatos, sulf atos, silicatos, silicatos , carbonatos y otros, que generalmente representan la mayoría de los minerales estériles o ganga, haciendo que se mojen, permanezcan en suspensión en la pulpa para finalmente hundirse. MINERALES HIDROFOBICOS Son aquellos que no son mojables o son poco mojables por el agua, dentro de ellos tenemos: Los metales nativos, sulfuros de metales o especies tales como grafito, carbón betuminoso, talco y otros. Haciendo de que evite el mojado de las partículas de minerales, que pueden adherirse a las burbujas de aire y ascender. Además, los minerales hidrofóbicos son aerofílicos, ósea que tienen afinidad con las burbujas de aire, mientras que los minerales hidrofílicos son aerofóbicos, es decir no se adhieren normalmente a ellas.

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ELEMENTOS DE LA FLOTACION A. FASE SOLIDA Está representado por los sólidos a separar, los minerales que tienen generalmente una estructura cristalina. Esta estructura es una consecuencia de la comparación química de las moléculas, iones y átomos componentes que son cada uno, un cuerpo completo. Los factores de importancia en el proceso de flotación son los siguientes: a. Característ Característica ica de la superficie aireada en la ruptura del solidos (tipo de superficie, fuerzas residuales de enlaces) b. Imperfecciones en la red cristalina c. Contaminantes adjuntos de los sólidos, líquidos y gases. A. FASE LIQUIDA Es el agua principalmente, que constituye constituy e un medio ideal para las separaciones, la estructura de una molécula de agua es compleja debido a sus acompañantes y su propia estructura interna, donde un 46% de los enlaces son covalentes y un 54% son iónicos. Las impurezas y contaminantes que acompañan al agua están presentadas por su dureza o sales de calcio, magnesio y sodio. Estas sales y otros tipos de adjuntos no solo pueden cambiar la naturaleza de la flotabilidad de ciertos minerales sino también son casi siempre la causa de un considerable consumo de reactivos de flotación con los cuales a menudo forman sales solubles a parte de la contaminación inorgánica inorgá nica y orgánica que es determinante en los procesos.

B. FASE GASEOSA Es el aire que se inyecta en la pulpa neumática o mecánicamente para poder formar las burbujas que son centros sobre los cuales se adhieren las partículas sólidas. La del aire en la flotación tiene aspectos de los cuales los principales son: - Elfunción aire influye químicamente en el proceso de flotación - Es el medio de transporte de las partículas de mineral hasta la superficie de la pulpa. FACTORES QUE INTERVINEN INTERVINEN EN LA FLOTACION En toda operación de flotación intervienen cuatro factores principales, que son:

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LA PU PULPA LPA Es una mezcla del mineral molido con al agua, y viene a constituir el elemento basico de la flotacion ya que contiene todos los elementos que forman el mineral. La pulpa debe reunir ciertas condiciones, es decir que el mineral debe estar debidamente molido a un tamano no mayor de recuperar la malla 48, menor aefectiva la mallalas 270, dentro de rango devaliosos. tamano de particulas, se podra denimanera particulas de este los sulfuros El pH se puede controlar mediante el uso de la cal en un circuito de flotacion, pudiendo ser esta mas alcalina o menos alcalina. EL AIRE Es el factor mas importante que sirve para la formacion de las burbujas que requieren la celdas. EL aire ayuda a agitar la pulpa. Las espumas se encargan de hacer subir o flotar los elementos valioosos hacia la superficie de la pulpa en cada celda o circuito. LOS REACTIVOS Son sustancia quimicas que sirven para la recuperacion de los sulfuros valiosos, activando o deprimiendo a la ganga a los minerales seleccionados. Mediante el uso de reactivos podemos seleccionar los elementos de valor en los concentrados, podemos clasificarlos: Espumantes, Colectores y modificadores. LA AGITACION La agitacion de la pulpa no permite la formacion de las espumas de aire para la flotacion, y ademas nor sirve para conseguir la mezcal uniforme de los reactivos con los elementos que constituyen el mineral de la p[ulpa, dentro de la celda. Ademas, la agitacion, nos evita el asentamiento de los solidos contenidos en la pulpa. REACTIVOS DE FLOTACION Los reacttivos dfe flotacvion jurgan un rol muy importante en este proceso. Estos al ser anadidos als sistema cumplen determinadas funcionaes que hacenposible la separacion de los minerales valiosos de la ganga,. Sin embargo la aplicación adecuada de estos reactivos Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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no siempre resulta una tarea facil debido a una serie de dificultades tecnicas que se presentan durante el proceso. En flotacion el rendimiento de los reactivos, sean colectores o espumantes, depende mucho de la composicion y constitucion mineralogica de la mena. Los reactivos mas utilizado para el acondicioanameinto favorable del proceso, cosntituyen los llamados agentes de flotacion. La selección selecc ión y combinacion apropiada de los mismos para cada tipo de mineral en particular, constituye precisamente la principal oportunidad del ingeniero a cargo de la operación. CLASIFICACION DE LOS REACTIVOS Los reactivos o agentes de flotacion se clasifican en:  Espumantes Espumantes,, tiene como objetivo la creacion de una espuma capaza de mantener las burbujas cargadas de mineral hasat su extraccion de la maquina de flotacion o celdas.  Colectores Colectores,, es el reactivo fundamental del proceso de flotacion puesto que produce la pilcula hidrofobica sobre la particula del mineral •

•

 Modificadores Modificadores,, actuan como pedresores, activadoresm reguladores de pH, facilitando la accion del colector para flotar el mineral de valor, evitando su accion de los otros minerales. •

ESPUMANTES Tienen como finalidad la creacion de una espuma capaz de mantener las burbujas cargadas de mineral hasta su extraccion de la celdas de flotacion. Esta son sustancias tensoactivas, theteropolares que pueden adsorberse en la superficie de la sepracion agua-aire. A los espumantes corresponde la creaccion de una espuam y que por este hecho, permite la separacion de las particuas hidrofobicas e hidrofilicas. El objetivo principal princi pal de los espumantes es dar consistencia, rodeando rode ando de una capa adsorbida a las pequenas burbujas de aire que se forman for man en la pulpa, por agitacion o inyeccion inyec cion de aire, evitando que se unan entre si (coalescencia) y que cuando salgan a la superficie no revienten, constituyendo las espumas, ademas de dar elasticidad, ayudando a las burbujas ascendentes a irrumpir a traves de la capa superior de agua emergiendo intactas en la interfase agua-aire. Clasificacion de los Espumante Espumantess Estan dividos en:  Acid  Ac idos os,,  los que poseen una propiedad espumigenia maxima en pulpas alcalinas. Los principales espumantes principales a este tipo pertenecen las bases de piridina pesadas, que poseeen una elevada propiedad espumigenia en medios muy alcalinos. Neutro,, su empleo en la flotacion no depende practicamente del pH de la pulpa. Es el grupi Neutro mas considerable de agentes espumante por su cantidad e importancia. Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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La funcion mas importante del espumante es de mantener una espuma estable que permite remover el concentrado de la celdas de flotacion, tambien tienen valiosso efectos en los circuitos de flotacion como: ✓ 

La formacion de burbujas finas que mejora la ddispersion ispersion de la burbujas de aire en la celda de flotacion ✓  Previene la coalescencia, fusion o union de las burbujas de aire separadas superficie perficie de la pulpa ✓  Dsiminuye la velocidad de las burbuja hacia la su epsuma uma formada, ✓  Aumenta la resistencia de la pelicual de la burbuja y la estabilidad de la eps cuando las burbujas mineralizadas salen hacia la superficie. ✓  Afecta la accion del colector

COLECTOR Es un compuesto organico heteropolar que absorbe selectivamente sobre la superficie de las particulas, haciendo que estas se vuelvan hidrofobas(aerofilas). Como ejemplo: xantatos que se utilizan enla flotacion de sulfuros. Los colectores usados con mayor frecuencia son los xantatos y los aerofloats. aerofloats . Sin los colectores los sulf sulfuros uros no podrian pegarse a las burbujas y estas subiirian a la superficie son los minerales y llso sulfuros valiosos se irian a las colas. Una cantidad excesiva de colector haria que flotaram incluso los materiales no deseados como piritas y rocas o os sulfuros que deberian flotar en los circuitos siguiente siguientes. s. Por ejemplo, en el caso de la flotacion de minerales de plomo-zinc-pirita, en elcircuito de plomo se mantiene deprimido el zinc, para flotarlo posteriormente en su respectivo circuito, pero un exceso de colector podria hacer flotar el zinc junto con el plomo. Una cosa similar sucederia en el circuito de zinc con un exceso de colector, haciendo flotar la pirita que se encuentra deprimida por el efecto de la cal adicionada.

MODIFICADORES  Modificadore Modificadoress de pH, esta propiedad varia según el mineral y su pr procedencia, ocedencia, llos os reguladores del pH tienen la mision de dar a cada pulpa el pH mas adecuado para una

•

flotacion optima. optim a. La cal es un reactivo apropiado para regular el pH, pues deprime las gang gangas as Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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y precipita las sales disueltas en el agua. La cal se puede alimentar a la entrada al molino de bolas. Es importante usar dosificadores automaticos para asegurar la cantidad de reactivos.  Ac tivad  Acti vador ores es

•

Son reactivos organicos o inorganicos que ayudan al colector a adsorberse en la superfici del mineral al flotar. Sulfato de Cobre (CuSO4*5 H2O) Forma cristales azules brillantes asimetroco del sistema triclinico con una densidad de 2,28 g/ml, es un activados de la esfarelita, pirita, calcopirita, arsenopirita y cuarzo. DEPRESORES Son Reactivos quimicos organicos o inorganicos que impiden la accion del colector en la superficie del mineral. ), son cristales en forma de pellets de color blanquecino, se usan Cianuro de Sodio (NaCN (NaCN), para el recubrimiento y depresion de minerales sulfurados de hierro, cobre y zinc Bisulfito de Sodio (NaHSO3) Es un depresor para sulfuros de zinc y fierro. Se usa en reemplazo del cianuro de sodio particularmente con contenido de plata, la adicion del agente reductor sulfito de sodio o bisulfito de sodio previene la oxidacion y pro consiguiente, la activacion resultante de la esfarelita. Sulfato de Zinc (ZnSO4)*7H2O Son cristales incoloros, es uno d elos reactivos reguladores principales de accion depresoras, utilizada para la flotacion selectiva de minerales de cobre y plomo de la esfalerita. EFECTO DE LOS REACTIVOS REA CTIVOS REACTIVOS ESPUMANTES Aceite de Pino Frtber 70, MIBC Dowfrath 250

EXCESO

DEFECTO

Gran cantidad de espumas Rebalsan los canales y cajones Tendencia a ensuciar los conc.

Muy baja la columna de espuma Los sulfuros valiosos se pasan al relave

COLECTORES Xantato Z-11

Flotoan

Espuman muy pobres

Xantato AerofloatZ-6 25

sulfuros No hay selección

todo

tipo

de

con concentrado limpio Espumas muy fragiles

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Ditiofosfatos Reactivo 301

MODIFICADORES Sulfato de Zinc y Bisulfito de Sodio (deprime sulfuros de Zinc, ZnS)

Cianuro de Sodio (deprime pirita y sulfuro de zinc)

Bicromato de Sodio (deprime sulfuros de plomo) se usa para separar plomo de cobre Sulfato de Cobre Reactiva los sulfuros de Zinc que han sido deprimidos por el sulfato de Zn

Se ensucian los concentrados Flota pirita e insolubles Produce carga circulante

Los sulfuros valiosos se pasan al relave

Consumo muy altos , aumenta consumo de CuSO4 Riesgo de contaminar la pulpa Depresion de sulfuros de plomo Activacion de sulfuros de hierro al bajar el pH Un exceso en circuito de Pb o Bulk, deprime sulfuros de Pb y Ag Activa los sulfuros de Zn al

Flotan los sulfuros de zinc en el circuito de plomo o bulk

subir el pH Alto consumo es inutil, aumenta consumo de colectores Riesgo de contaminar la pulpa Alto contenido de iones Cr en agua Se espesan las espumas de los concentrados de zinc, y los concentrados se ensucian con pirita Producen carga recirculante

Flotarian mucho el hierro y se ensuciaria el concentrado

Flota mucho plomo con el cobre en la separacion

No se reactivan completamente los sulfuros que vienen de la flotacion bulk SUavisan las espumas y los sulfuros valiosos se pasan al relave, espumas muy fragiles

Lechada de Cal Carbonato de sodio Reguladores de pH y depresores de pirita Superflock Separan (floculante, aglomerantes de lamas) Silicato de sodio

Se eleva el pH Las espumas son fragiles Aumenta el consumo de colectores Los sulfuros se pierden en relave

Se baja el pH Flota pirita en exceso Se espesa las espumas Se ensucia el concentrado

Alto costo, rapido asentamiento de los solidos, puede atascar los rastrillos del espesador

Perdida de solidos en el rebalse del espesador

Peligro de contaminar la pulpa

No dispersa bien las ganga silicosa

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Almidos (disoersantes lamas)

Ensucia los concentrados de

CIRCUITOS DE FLOTACION La flotacion es una operación destinada a seleccionar los sulfuros valiosos contenidos en la pulpa y rechazar la ganga como relave. Pero resulta casi imposible hacer esta operación en una sola celda y conseguir un concentrado limpio y un relave igualamente limpio, por lo que es necesario que las espumas de las primeras celdas pasen a un nueva grupo de celdas que se encargen de limpiar los elementos indeseables que haya logrado flotar con la parte valiosa. CELDAS DE FLOTACION FUNCION ➢  Mantener todas las particulas en suspenciion dentro de las pulpas en forma efectiva, con la finalidad de prevenir la sedimentacion de estas ➢  Producir una buena aireacion, que permita la diseminacion de burbujas de aire a traves d ela celda ➢  Promover las colisiones y adhesiones de particula-burbuja ➢  Mantener quietud en la pulpa inmediatamente bajo la columan de espuma transporte te de la pulpa alimentada a la celda, del concentrado y del ➢  Proveer una eficinte transpor relave ➢  Proveer un mecanismo de control de la altura de la pulpa y de la la espuma, la aiereacion de la pulpa y del grado de agitacion ➢  Facilidad para la alimentacion de la pulpa en forma continua ➢  Mantener la pulpa en estado de suspension ➢  Separacion adecuad del concentrado y del relave. EFICIENCIA  Tonelaje que se puede tratar por unidad de volumen  Calidad de los productos obtenidos y recuperaciones   Consumo de energia electrica, reactivos, espumantes y otros reactivos, con el fin de obtener optimos resultados  Gastos de operación y manteniemeinto por tonelad del mineral tratado • •

•

•

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LA FLOTACION PRESENTA TRES TIPOS DE MAQUINAS Rougher Recibe la alimentacion fresca de la molienda y en que se recupera una alta proporcion de particulas Scavenger Recibe las colas de la etapa Rougher, as colas de este circuito constituyen por lo general de la planta Cleaner En esta etapa se limpia el concentrado proveniente de la etapa de rougher y practicamente es la etapa final de la cual depende la calidad del concentrado.

III.

OBJETIVOS -  Aplicar los c conocimientos onocimientos te teóricos óricos aprendidos par paraa el desarroll desarrolloo en la práctica de

laboratorio de flotación de minerales. - Manejar adecuadamente los principios fisicoquímicos de la flotación de minerales. - Hallar porcentajes de recuperación metalúrgica. IV.

MATERIALES Probeta graduada de 250 ml Probeta graduada de 100 ml Vaso de precipitados 2 recipientes de colectar las espumas Espátula de recolección de espumas Balanza Electrónica 0.1 g de precisión Equipo DENVER de flotación con set de celdas Compresor de aire regulable Medidor de pH

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REACTIVOS ✓  Colector Xantato Z-6 ✓  Aceite de Pino ✓  Cal MUESTRA Mineral calcopirit calcopirita a disponible en laboratorio ✓  Mineral de plomo Las muestras previamente deben son acondicionadas en molienda hasta obtener un 80% de -200 malla.

✓ 

V.

PROCEDIMIE PROCEDIMIENTO NTO EXPER EXPERIMENTAL IMENTAL 1. La muestra previamente realizada en la molienda con -200 malla, pesar una cantidad aproximada para obtener una pulpa entre 20-30% en solidos 2. Acondicionar la cantidad de agua apropiada hasta llegar entre un 20-30% solidos 3. Adicionar cal para regular un adecuado pH, anotar 4.

Adicionar 5 ml del colector y 6 gotas de Aceite de pino Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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5. Llevar la muestra el equipo DENVER y encender llevando a 9 x 100 RPM para acondicionar por 2 minutos 6. En la etapa Rougher llevar a flotación durante 5 minutos removiendo las espumas generadas 7. Para la etapa Scavenger, añadir 2 ml de espumante y aceite de pino hasta agotamiento VI.

RESULTADOS Calculo por el balance metalúrgico:

………(1)  ………(2) 

F=C+R F (2,54%) = C (25%) + R (0,5%)

De (1) y (2) F(2,54%) = C(25%) + (F-C) (0,5%) C= 45,8 g R = 504.2 g % de recuperación:

%   4,∗,∗%4% 81,95

 

Ratio de concentración

 ,,4−,−, 12.01n VII.

CONCLUSIONES Y PREGUN PREGUNTAS TAS INFORME Con los resultados obtenidos, Calcular: d) El porcentaje de recuperación e) El ratio de concentración f) Cuadro resultados del Balance metalúrgico

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VIII.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 

1.  CURIE M. John (1973), Operaciones Unitarias en Procesamiento de Minerales” traducido por CHIA AQUIJE, Juan 1984 Traducción Diciembre 1984, Perú. 2.  McCABE / SMITH / HARRIOT, (1988), “Operaciones Unitarias em Ingenieria Química” Madrid, Cuarta Edición, Editorial Mc Graw Hill. 3.  MORRAL, I (1990) “Metalurgia General”, España Volumen I, Editorial Reverte.  Reverte.  4.  HURLBUT Y KLEIN.  “Manual de mineralogía Dana”. New York.  York.  Copyright John Wiley & Sons Inc. 1976.

IX.

 ANEXOS  Resolver los siguientes ejercicios para el informe Ejercici Eje rcici o 1:

a) En una prueba de flotación de laboratorio, se utilizó 1000 gramos de un mineral a una dilución de 35% de sólidos en peso, para ello se requirió 12 cm 3 de una solución al 1% de Xantato etílico de sodio y 0,026 gramos de Dowfroth 250 Calcular los consumos de estos dos reactivos, expresados en lb/ton b) En el circuito de flotación Rougher, se alimentaron 120 ton/h de pulpa con un contenido en peso del 32%. Se utilizo una solución al 10% de Xantato isopropílico de sodio como colector que fue dosificado a un ratio de 1088 cm 3/min. Calcular el consumo de xantato, expresado en libras/ton. Ejercici Eje rcici o 2: a) Una Planta concentradora de 750 TMS/día procesa un mineral de Pb-Ag con una ley de cabeza de 4% de Pb y 10 onzas de Ag/TMS Si la calidad del concentrado es 45% de Pb y 150 onzas de Ag/TMS. Cuál será el % de recuperación de la Planta, asumiendo un ratio de concentración de 30. b) Hacer un balance metalúrgico con los datos del siguiente cuadro: Produc to Cabeza Conc. Zn Conc. Fe Relave

Peso, g 970 98 65 807

Ensayes Químicos Onzas Ag/TMS % Zn 1,5 3,6 4,5 23,2 3,6 10,6 1,0  1,0  0,5  0,5 

% Fe 17,5 17,0 30,0 16,6   16,6

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Ejercici Eje rcici o 3 A un mineral con 2% de Cu se le hicieron tres pruebas metalúrgicas con procesos alternativos de flotación, obteniendo los siguientes resultados: Prueba Conc. # 1 Conc. # 2 Conc. # 3

% recuperación 80 85 90

RATIO 20 22 25

Según este balance metalúrgico, cual de las alternativas de flotación es la mas rentable si el precio del cobre es de U$ 1200/TMS. El colector utilizado es el Z-6 y se preparo al 12% en peso La dosificación del colector = 310 ml/min y su consumo fue de 0,218 kg/TMS.

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PRACTICA PRACTIC A Nro 9 PIROMETALURGIA- FUNDICION DEL PLOMO I.

INTRODUCCION

La pirometalurgia es una rama de la metalurgia extractiva en la que se emplean procesos  para obtención y refino o refinación de metales utilizando calor, como en el caso de la fundición. La pirometalurgia se lleva a cabo mediante operaciones por vía seca que se realizan a altas temperaturas entre productos en estado sólido, líquido o gaseoso. Como los metales son excelentes reductores, normalmente los metales están en la naturaleza combinados químicamente con otros elementos, formando compuestos de diversas clases, que es preciso tratar convenientemente para poder obtener el metal.

II.

MARCO TEORICO Las principales operaciones que se utilizan en el proceso de extracción del metal por  pirometalurgia. Los procesos que pueden involucrar la pirometalurgia son:

Calcinación: tiene por objeto descomponer un compuesto (carbonato, sulfato, hidróxido, etc.) en sus óxidos formadores haciendo uso del calor.

Tostación: operación mediante la cual un sulfuro, al reaccionar con el oxígen oxígeno o del aire, se transforma en un óxido. Por ejemplo, la tostación de los minerales sulfurados de cobre para  producir óxido ó xido de cobre o la tostación de los minerales sulfurados de cinc para producir pr oducir óxido de cinc. Normalmente es una operación previa a la de fusión.

Fusión:  operación en la que se obtienen, en un horno adecuado, varias fases fundidas: metal, escoria o mata. Es una de las operaciones más utilizadas en metalurgia extractiva. Por ejemplo, se usa para extraer el hierro (fusión reductora) o como paso previo en la obtención del cobre (fusión neutra: fusión a mata). La escoria se forma al reaccionar la ganga contenida en el mineral con un fundente (ácido o básico). Volatilización: operación que conduce a un metal (reductora), un compuesto (oxidante), un haluro (de haluros) o un carbonilo metálico (de carbonilos) en forma gaseosa. Por ejemplo, en la metalurgia del cinc por vía seca, el metal se obtiene como un gas por reducción del óxido.

Electrólisis de sales fundidas: tiene por objeto la obtención de un metal a partir de uno de sus compuestos disuelto en un electrólito fundido y utilizando la corriente eléctrica como agente reductor. Por ejemplo, se usa en la obtención del aluminio por electrólisis de la alúmina disuelta en un baño de criolita fundida.

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Metalotermia: operación en la que un metal desplaza a otro de sus compuestos al ser más reactivo. Por ejemplo, en la obtención del titanio se utiliza magnesio para reducir el tetracloruro de titanio.

Afino. Tiene por objeto la separación del metal principal de otros elementos, considerados como impurezas, que pueden o no aprovecharse. Las principales operaciones de purificación o afino del metal son: 1) electrólisis en disolución acuosa, 2) descomposición térmica, y 3) fusión por zonas.

Pirometalurgia del Cobre Materias primas Las materias primas utilizadas en el procesamiento del cobre por pirometalurgia son minerales sulfurados. Frecuentemente son mezclas de sulfuros de cobre y hierro, combinados combinado s con compuestos de otros diferentes elementos. Las menas de cobre contienen de 0,5-2 % de cobre. Los principales minerales sulfurados son la calcopirita (CuFeS 2), la bornita (Cu5FeS4), la enargita (Cu3AsS4) y la tetraedrita ((Cu,Fe)12Sb4S13).

Preparación de los minerales Los minerales sulfurados una vez extraídos se someten a operaciones de trituración y molienda para reducir el tamaño de partícula. Posteriormente se someten a una operación de concentración mediante flotación. La flotación es un proceso fisicoquímico de tensión superficial que separa los minerales sulfurados del metal de otros minerales y especies que componen la mayor parte de la roca original. Para ello se inyecta aire a presión en celdas de flotación que contienen el mineral en suspensión (pulpa), de forma que unas partículas se adhieren a las burbujas de aire y después flotan, mientras que otras partículas quedan en el seno de la disolución. Los concentrados obtenidos tras la operación de d e flotación contienen de 20-30 % de cobre.

Extracción del cobre El cobre se extrae de los minerales de cobre mediante fundición. El proceso de fundición consta de varias etapas consecutivas:

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Fusión: tiene por objeto concentrar el metal a recuperar, mediante una separación de fases de alta temperatura: una fase inferior sulfurada rica en el metal (mata de cobre) y otra fase superior oxidada o pobre en el metal (escoria). La fase rica en cobre contiene de 62-70 % de cobre.

Conversión: tiene por objeto eliminar el azufre y el hierro presentes en la fase sulfurada, mediante oxidaciones del baño fundido para obtener un cobre final relativamente puro (99 % de pureza).

Refino: tiene por objeto eliminar impurezas y materiales valiosos como plata, oro, arsénico, antimonio, bismuto y hierro, mediante refinado en hornos anódicos, obteniéndose un cobre anódico con un contenido del 99,6 % de cobre.

Afino del cobre: refinamiento electrolítico del cobre L refinación del cobre tiene dos do s objetivos: 1) Eliminar impurezas que perjudican las propiedades eléctricas y mecánicas del cobre 2) Separar las impurezas valiosas del cobre, que pueden ser recuperadas después como subproductos metálicos. Para ello los ánodos de cobre impuros se someten a electrólisis en una disolución de sulfato de cobre ácida, de forma que qu e el cobre puro se deposita en los cátodos, ob obteniéndose teniéndose una pureza del 99,99 % de cobre. Las impurezas caen al fondo de la celda de electrólisis formando los lodos anódicos.

Pirometalurgia del Plomo El proceso dedel la concentrado; producción sinterización de plomo primario consiste en tres etapas principales:  pretratamiento o fundición, y afino.

Pretratamiento del concentrado En la etapa de pretratamiento del concentrado, diferentes concentrados de plomo se mezclan  para formar una carga homogénea para el proceso de fundición. La mezcla de concentrado  proporciona un contenido más consistente de metal en la materia prima y reduce los aumentos de impurezas que podrían causar alteraciones del proceso o ambientales, o problemas relativos a la calidad del producto. Durante la mezcla, se pueden añadir materias primas, como fundentes o materia particulada recuperada en la etapa final de los dispositivos de control de la contaminación.

Fundición

Existen dos procesos principales para fundir los concentrados de plomo.

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1º Sinterizar los concentrados de plomo mezclados para eliminar el azufre y producir óxido de plomo. El producto de la sinterización del óxido de plomo se carga en un alto horno en el que, mediante el uso de coque, se reduce a lingotes de plomo.

2º Es la fundición directa de los concentrados de plomo (conocido también como fundición rápida). En la fundición directa, la oxidación y la reducción del plomo tienen lugar en un solo horno. El calor liberado mediante la oxidación del azufre en el concentrado impulsa la subsiguiente reacción de reducción para producir galápago de plomo mediante el uso de carbón. En comparación con el proceso de fundición de sinterización-alto horno, la fundición directa utiliza menos energía y genera menores niveles de emisiones al aire debido a un mejor grado de sellado y captación del gas residual. El gas residual resultante del proceso de sinterización o fundición directa contiene materia  particulada, dióxido de azufre, mercurio y otras impurezas. El gas residual se debe someter a limpieza de gas antes de ser utilizado para producir ácido sulfúrico.

Afino El lingote de plomo se refina a través de varias etapas de tratamiento pirometalúrgico para eliminar otros metales e impurezas. Durante la etapa de eliminación de escorias, el lingote de  plomo se enfría en una caldera hasta h asta que qu e se forma escoria en la superficie. La escoria, que contiene óxido de plomo y otros metales, se procesa en otro lugar para recuperar metales. El lingote de plomo se refina ulteriormente añadiendo diversos reactivos en diferentes etapas  para eliminar impurezas metálicas específicas. específicas. El plomo puro final final se puede fundir en formas específicas o mezclar con otros metales para crear aleaciones. Alternativamente, el afino del  plomo puede realizarse empleando una técnica de electrorefinación, que q ue produce cátodos c átodos de  plomo puro. Cabe esperar que durante el afino no se produzcan emisiones importantes de  plomo.

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III.

IV.

OBJETIVOS - 

Determinar el tiempo y energía necesaria de fusión de una muestra de plomo,

- 

Rendimiento energético en la fundición

de la muestra de plomo.

MATERIAL ES Y EQUIPO EQUIPOS S ✓  ✓  ✓  ✓  ✓ 

Mufla INDUMELAB Modelo MF-5 Recipiente refractar refractario io Termómetro infrarrojo 1000ºC Modelo TM-969 Balanza analítica Cronometro

MUESTRA ✓  Metal de fundición de plomo V.

PROCEDIMIE PROCEDIMIENTO NTO EXPER EXPERIMENTAL IMENTAL 1. La muestra de metal de fundición se pesa para determinar la cantidad inicial de plomo disponible. 2. Se enciende la Mufla seteada a 600ºC y simultáneamente se controla el tiempo. 3. Con el termómetro infrarrojo cada 10 minutos se toma lectura de temperatura del plomo directamente. 4. Cuando el plomo pasa del estado sólido a liquido (funde) tomar el tiempo y como la Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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temperatura del cambio de fase. 5. Anotar dichos datos para los cálculos. 6. Retirar el crisol con la muestra y dejar enfriar al medio ambiente. 7. Una Apagar Mufla 8. vezlafría la muestra tomar el peso nuevamente de la muestra plomo fundido. VI.

RESULTADOS PARA EL INFORME Con los resultados obtenidos, Calcular: a) El consumo de energía hasta el punto de fusión del plomo muestra en Kcal b) Determinar el rendimiento de energía aprovechada en el proceso de fundición de la muestra de plomo c) En un gráfico tiempo versus temperatura temper atura determinar el cambio de fases para la muestra de plomo.

VII.

CONCLUSIONES En el informe indicar las principales conclusiones observadas de la práctica así como también las recomendaciones.

VIII.

ANEXOS Resolver los siguientes ejercicios para el informe

Eje Ejercicio rcicio 1 A la salida de un segundo convertidor de cobre Pierce Smith a 1150ºC, el FeO y Cu 2O flotan en la superficie del cobre blíster. Calcular el nivel más bajo de hierro (% Fe peso) en la fundición de cobre a 1150ºC

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Ejercicio 2

 

  en la escoria FeO-SiO2-PbO como El coeficiente de actividad de Raoult del plomo una dilución infinita es 0,10. Considerar Considerar que el coeficiente de actividad de Raoult del FeO en la escoria conteniendo 55% FeO, 7% FeO 1,5, 37% SiO2, y algunos óxidos no especificados incluyendo el PbO con un peso peso molecular promedio de 70, es de 0,76. Esta escoria en el equilibrio con la mata mata contiene 10% FeS, 89% Cu2S y 1,0% PbS a 1200ºC. La mata forma una solución molecular ideal del sistema FeS-Cu2S-PbS, Calcular el % Pb en la escoria, teniendo la siguiente información:

IX.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS  1. CUR CURIE IE M. Jo John hn (1973), Operaciones Unitarias en Procesamiento de Minerales” 

Traducido por CHIA AQUIJE, Juan Diciembre 1984, Perú. 2. McCABE / SMITH / HARRIOT, (1988), “Operaciones Unitarias en Ingeniería Química” Madrid, Cuarta Edición, Editorial Mc Graw Hill. 3. MORRAL, I (1990) “Metalurgia  General”, España Volumen I, Editorial Reverte. 4. HURLBUT Y KLEIN. KL EIN. “Manual “Manual de  de mineralogía Dana”. Dana”. New  New York. Copyright John

Wiley & Sons Inc. 1976.

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PRACTICA PRACTIC A Nr Nro o 10 FUNDICION DEL ALUMINIO X.

INTRODUCCION

La utilización industrial del aluminio ha hecho de este metal uno de los más importantes, tanto en cantidad como en variedad de usos, siendo hoy un material polivalente que se aplica en ámbitos económicos muy diversos y que resulta estratégico en situaciones de conflicto. Hoy en día, tan solo superado por el hierro/acero. El aluminio se usa en forma pura, aleado con otros metales o en compuestos no metálicos. En estado puro se aprovechan sus propiedades ópticas para fabricar espejos domésticos e industriales, como pueden ser los de los telescopios reflectores. Su uso más popular, sin embargo, es como papel aluminio, que consiste en láminas de material con un espesor tan  pequeño que resulta fácilmente maleable y apto por tanto para embalaje alimentario. También se usa en la fabricación de latas y tetrabriks.

XI.

MARCO TEORICO La obtención del aluminio se realiza en dos fases: la extracción de la alúmina a partir de la  bauxita (proceso Bayer) y la extracción del aluminio a partir de esta última mediante electrolisis. Cuatro toneladas de bauxita producen dos toneladas de alúmina y, finalmente, una de aluminio. El proceso Bayer comienza con el triturado de la bauxita y su lavado con una solución caliente de hidróxido de sodio a alta presión y temperatura. La sosa disuelve los compuestos del aluminio, y al encontrarse en un medio fuertemente  básico, se hidratan: Al(OH)3 + OH- + Na* → Al(OH)4- + Na* AlO(OH)2 + OH- + H2O + Na* → Al(OH)4- + Na* Los materiales no alumínicos se separan por decantación. La solución cáustica c áustica del aluminio se enfría luego para recristalizar el hidróxido y separarlo de la sosa, que se recupera para su ulterior uso. Finalmente, se calcina el hidróxido de aluminio a temperaturas cercanas a 1000 °C, para formar la alúmina. 2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O El óxido de aluminio así obtenido tiene un punto de fusión muy alto (2000 °C) que hace imposible someterlo a un proceso de electrolisis. Para salvar este escollo se disuelve d isuelve en un  baño de criolita, obteniendo una mezcla eutéctica con un punto de fusión de 900 °C. Posteriormente se procede a la electrólisis, que se realiza sumergiendo en la cuba unos electrodos de carbono (tanto el ánodo como el cátodo), dispuestos en horizontal.

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Industrialmente valores típicos para obtener una tonelada de aluminio requiere aproximadamente entre 17 y 20 MWh de energía para su obtención, y consume en el  proceso 460 kg de d e carbono, lo que qu e supone entre un 25 % y un 30 % del precio final del  producto, convirtiendo al aluminio en uno de los metales más caros de obtener. De hecho, se están buscando procesos alternativos menos costosos que el proceso electrolítico.12 El aluminio obtenido tiene un pureza del 99,5 % al 99,9 %, siendo las impurezas de hierro y silicio principalmente.13 De las cubas pasa al horno donde es purificado mediante la adición de un fundente o se alea con otros metales con objeto de obtener materiales con  propiedades específicas. Después se vierte en moldes o se hacen lingotes o chapas.

Bauxita

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XII.

XIII.

OBJETIVOS - 

Determinar el tiempo y energía necesaria de fusión de muestras de aluminio

- 

Rendimiento energético en la fusión del aluminio. MATERIAL ES Y EQUIPO EQUIPOS S ✓  ✓  ✓  ✓  ✓ 

Mufla INDUMELAB Modelo MF-5 Recipiente refractar refractario io Termómetro infrarrojo 1000ºC Modelo TM-969 Balanza analítica Cronometro

MUESTRA ✓  Metales de alumnio XIV.

PROCEDIMIE PROCEDIMIENTO NTO EXPER EXPERIMENTAL IMENTAL La muestra de metal de fundición se pesa para determinar la cantidad inicial de aluminio disponible. Se la Mufla seteadacada a 700ºC y simultáneamente se controla el tiempo. Conenciende el termómetro infrarrojo 10 minutos se toma lectura de temperatura del aluminio directamente. Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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Cuando el aluminio pasa del estado sólido al estado líquido (fundido) tomar el tiempo y como la temperatura del cambio de fase. Anotar dichos datos para los cálculos. Retirar Apagar ella crisol Muflacon la muestra y dejar enfriar al medio ambiente. Una vez enfriada la muestra a temperatura ambiente tomar la masa del aluminio. XV.

RESULTADOS PARA EL INFORME Con los resultados obtenidos, Calcular: a) El consumo de energía hasta el punto de fusión del aluminio muestra en Kcal b) Determinar el rendimiento de energía aprovechada en el proceso de fundición de la muestra de aluminio c) En un gráfico tiempo versus temperatura temper atura determinar el cambio de fases para la muestra del aluminio.

XVI.

CONCLUSIONES En las conclusiones indicar las principales observaciones encontradas asi como también las recomendaciones pertinentes.

XVII. ANEXOS Resolver los siguientes ejercicios para el informe

Eje Ejercicio rcicio 1 Un horno eléctrico funde aluminio a razón de 40 kg/h. La temperatura inicial del aluminio es de 32ºC, la capacidad especifica de calor es de 950 J/kg K, el punto de fusión es de 680ºC y el calor latente de fusión es de 450 kJ/kg. Si se tiene una eficiencia del horno del 85% y el costo de energía es de U$ 0.20/kW h. Calcular: a) La cantidad de calor requerido  b) EL costo de operación del horno para 30 horas de producción.

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PRACTICA PRACTIC A Nr Nro o 12 ELECTROREFINACION DE COBRE A PARTIR DE SOLUCIONES ÁCIDAS I.

INTRODUCCION El  proceso hidrometalúrgico se realiza en celdas electrolíticas, donde se disponen alternadamente un ánodo (placa (plac a de plomo o de acero inoxidable) y cátodos (placa ( placa de acero inoxidable) dentro de la solución electrolítica previamente concentrada. Las placas metálicas están conectadas formando un circuito en que la corriente entra por los ánodos (polo positivo), viaja a través del electrolito y sale por los cátodos. El proceso de realiza mediante la aplicación de una corriente eléctrica de baja intensidad, la cual provoca que los cationes de Cu, de carga +2 (Cu +2) sean atraídos hacia el polo negativo o cátodo y se depositen sobre éste en forma metálica y de carga cero (Cu0), con una pureza de 99,99% cobre.

II.

MARCO TEORICO El principio fundamental de la electrodeposición de un metal se da cuando un metal que está inmerso en una solución electrolítica, bajo ciertas condiciones, una disolución espontanea toma lugar y los átomos parten de la red de la estructura del metal a la forma positiva cargada de iones (cationes) los cuales migran en el electrolito. El proceso se puede describir dinámicamente en el equilibrio Me

⇄ 

Mez+ + z . e-

La forma del depósito electrolítico depende básicamente de dos factores, -  - 

Nucleación, y Crecimient Crecimiento o de cristales cristales..

Cuando la tasa de nucleación es mayor que la velocidad de crecimiento de los cristales el producto será un polvo fino. Pero cuando la velocidad de crecimiento de los cristales es mayor que la velocidad de nucleación el producto será un grano grueso. Entonces en la electrodeposición, -  La formación de polvo cuando el proceso de electrodo está controlado por difusión, y -  La formación de grano grueso ocurre cuando el control cinético del proceso es de tipo químico.

Los factores que influyen en electrodeposición electrodeposición::

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a) corriente, bajas Densidad de corriente, densidades la descarga de iones es lenta. Es decir, el proceso será controlado por la velocidad de reacción química. La tasa de crecimiento de los cristales será mayor que la velocidad de nucleación.

b) Concentración del electrolito electrolito,, a bajas concentraciones del electrolito la velocidad de difusión es lenta, este proceso favorece la producción de polvo.

c) Temperatura, a mayor temperatura mayor velocidad de difusión y la tasa de Temperatura, crecimiento de los cristales. electroli to mayor serán los tamaños d) Agitación del electrolito, a mayor agitación del electrolito de partículas depositados. Debido a la disminución del espesor de la capa limite que determina una mayor velocidad de difusión, donde el proceso empieza a ser controlado por la reacción química. e) Presencia de un electrolito indiferente indiferente,, un electrolito indiferente no reacciona en el cátodo, pero disminuye el número de transferencia del catión depositado. Entonces retarda el proceso de difusión a tal extremo que llega a ser controlante de la velocidad del proceso.

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f) Presencia de sustancias coloidales en el electrolito electrolito,, pequeñas adiciones de agar, cola, gelatina, peptosa, azucares, etc. resultan en la formación de un depósito de grano fino. Difusión Electrolítica



El espesor de la capa difusa o conocido como la ecuación de Nernst, denotado por , sin convección forzada en una solución estática,  se aproxima a 0,2 mm. El grosor de la capa de difusión de Nernst varía dentro del rango de 0.1-0.001 mm dependiendo de la intensidad de convección causada por la agitación de los electrodos o electrolitos.



Según la definición de la capa de difusión de Nernst, el gradiente de concentración se puede determinar de la siguiente manera:

()=     

Dónde: Co - concentración en masa;

Cc - concentración de los iones en la superficie del cátodo; δc: grosor de la capa de difusión de Nernst.  Por lo tanto, el flujo de iones hacia la superficie del cátodo:

       

Cada ionpor posee una carga eléctrica, entonces la densidad de la corriente eléctrica   formada los iones en movimiento:

 

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Dónde:

         

F - La constante de Faraday, F = 96485 Coulombs; z - número de cargas elementales transferidas por cada ion. El flujo máximo de los iones se puede lograr cuando Cc = 0, por lo tanto, la densidad de corriente eléctrica está limitada por el valor:

     

III.

OBJETIVOS -  Obtención de cobre electrolítico a partir de soluciones de lixiviación ácida purificadas y concentradas aplicando energía eléctrica. - Determinar los porcentajes de recuperación electrolítica del cobre.

IV.

MATERIALES  MATERIALES  Fuente de poder también conocida como rectificador de corriente. (Para transformar la energía eléctrica alterna en corriente directa) con capacidad de 2 amperes y 5 volts de tensión en corriente directa; la fuente de poder se alimenta con energía eléctrica alterna de 110 volts. Celda Electrolítica. Para la capacidad de la fuente de poder la celda se construye con un vaso de precipitado de 600 mL, un ánodo y un cátodo (ambos de acero inoxidable) de 8 cm de ancho. Cátodo que debe estar sumergido 4.5 cm. aire regulable. La superficie catódica (ambos lados) de 72 cm 2  para proporcionar una densidad de corriente equivalente a 277 amperes por m2 de superficie catódica. Balanza analítica. Medidor de pH Medidor multiteste multitesterr REACTIVOS ✓  Solución o electrólito para tener concentraciones de cobre y ácido sulfúrico de 45 y 180 gr/L respectivamente; cobre.   ✓  Cobre está ionizado en forma de sulfato de cobre.

V.

PROCEDIMIE PROCEDIMIENTO NTO EXPER EXPERIMENTAL IMENTAL 1. Pesar el cátodo o lamina de acerada 2. En el vaso de precipitados de 600 ml colocar 400 ml de solución, e introducir los electrodos ánodo y cátodo y conectarlos a una fuente de poder manteniendo la polaridad de ambos. Prohibido reproducir reproducir sin la autorización autorización del Proceso PEA –FIQ-UNAC

 

 

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3. Encender la fuente de poder e iniciar con la deposición del cobre. 4. Tomar el tiempo de la electrodeposición de 1 hora. 5. Interrumpir el suministr suministroo de energía eléctrica y extraer el cátodo con cobre depositado, lavarlo con agua. 6. Secar el cátodo y pesarlo, la diferencia en peso es el cobre depositado en 1 hora de proceso. VI.

RESULTADOS a) Se observa la deposición de cobre en el cátodo (electrodo negativo) por la reacción química de reducción del cobre. b) El ánodo se observa el desprendimiento de oxígeno por descomposición del agua (oxidación), el hidrogeno se combina con el ion sulfato para formar el ácido sulfúrico. c) Teóricamente se deben depositar 1.118512 gramos de cobre por cada ampere por hora con una eficiencia del 100% de corriente eléctrica. d) Calcular el peso de cobre depositado en la práctica y calcular la eficiencia obtenida.

VII.

CONCLUSIONES Y PREGUN PREGUNTAS TAS INFORME Con los resultados obtenidos, Calcular: g) El porcentaje de recuperación de cobre de la solución electrolítica h) Calcular la eficiencia eficiencia de la corriente utilizad utilizada a

VIII. IX.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 

X.

McCABE / SMITH / HARRIOT, (1988), “Operaciones Unitarias en Ingeniería

XI. XII.

Química” Madrid, Cuarta Edición, Editorial Mc Graw Hill. MORRAL, I (1990) “Metalurgia  General”, España Volumen I, Editorial Reverte.  de mineralogía Dana”.  New York. Copyright John Wiley & HURLBUT Y KLEIN. KL EIN. “Manual “Manual de Dana”. New

CURIE M. Joh CURIE John n (1973), Operaciones Unitarias en Procesamiento de Minerales”   Traducido por CHIA AQUIJE, Juan Diciembre 1984, Perú.

Sons Inc. 1976.

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