Metalurgia Extractiva

INTRODUCCIÓN La Metalurgia es la ciencia, el área de ingeniería y el arte de extraer metales a partir de sus minerales, refinándolos y preparándolos para sus usos en todo el ámbito del trabajo y quehacer humano desde hace siglos. En metalurgia extractiva, los procesos mineralógicos corresponden a todas las operaciones unitarias que involucran la preparación mecánica de los minerales antes de someterse a cambios químicos que derivan finalmente en la obtención del metal puro, como por ejemplo la fundición de concentrados. La preparación mecánica contempla la conminución en sus etapas de chancado primario, chancado secundario y molienda o chancado primario, molienda semiautógena y molienda. Por otra parte, los metales, entre otros nuestro cobre, se encuentran en la naturaleza, en los minerales, los cuales están formados por las especies mineralógicas valiosas, mezcladas con grandes cantidades de materiales de desecho o ganga. Una vez extraído el mineral de la mina, el primer paso consiste, en separar físicamente las especies mineralógicas que contienen el o los metales que nosotros deseamos separar de la ganga, triturando y moliendo los minerales; el segundo paso consiste en concentrar las especies valiosas por flotación por espuma (en el caso de minerales sulfurados). Estas operaciones no modifican las características químicas de las especies que han sido separadas y concentradas. Las etapas siguientes de obtención del cobre a partir de sus concentrados y su posterior  refinación son de naturaleza química, ya que debe ser recuperado de la especie mineralógica que lo contiene, donde el metal está unido químicamente a otros elementos, en el caso del cobre, principalmente azufre y fierro; por lo tanto, su separación sólo es posible a través de un proceso químico. La mayoría de ellos se realiza en hornos a altas temperaturas, aunque algunos se efectúan en soluciones acuosas a temperaturas ambientes; en ciertos casos, también se utiliza la electricidad para producir dichos cambios químicos. En general la obtención de cobre, dependiendo de la naturaleza de la especie mineralógica, involucra una combinación particular de estas etapas. Una vez que el metal ha sido extraído y refinado debe ser sometido a un tratamiento posterior para ser adaptado al uso que se le ha asignado. La primera parte de esta descripción comienza con la recepción, desde la mina, del mineral (MENA) y su reducción hasta tamaños aptos de concentración por medio de etapas de chancado y en especial de molienda.

INTRODUCCIÓN La Metalurgia es la ciencia, el área de ingeniería y el arte de extraer metales a partir de sus minerales, refinándolos y preparándolos para sus usos en todo el ámbito del trabajo y quehacer humano desde hace siglos. En metalurgia extractiva, los procesos mineralógicos corresponden a todas las operaciones unitarias que involucran la preparación mecánica de los minerales antes de someterse a cambios químicos que derivan finalmente en la obtención del metal puro, como por ejemplo la fundición de concentrados. La preparación mecánica contempla la conminución en sus etapas de chancado primario, chancado secundario y molienda o chancado primario, molienda semiautógena y molienda. Por otra parte, los metales, entre otros nuestro cobre, se encuentran en la naturaleza, en los minerales, los cuales están formados por las especies mineralógicas valiosas, mezcladas con grandes cantidades de materiales de desecho o ganga. Una vez extraído el mineral de la mina, el primer paso consiste, en separar físicamente las especies mineralógicas que contienen el o los metales que nosotros deseamos separar de la ganga, triturando y moliendo los minerales; el segundo paso consiste en concentrar las especies valiosas por flotación por espuma (en el caso de minerales sulfurados). Estas operaciones no modifican las características químicas de las especies que han sido separadas y concentradas. Las etapas siguientes de obtención del cobre a partir de sus concentrados y su posterior  refinación son de naturaleza química, ya que debe ser recuperado de la especie mineralógica que lo contiene, donde el metal está unido químicamente a otros elementos, en el caso del cobre, principalmente azufre y fierro; por lo tanto, su separación sólo es posible a través de un proceso químico. La mayoría de ellos se realiza en hornos a altas temperaturas, aunque algunos se efectúan en soluciones acuosas a temperaturas ambientes; en ciertos casos, también se utiliza la electricidad para producir dichos cambios químicos. En general la obtención de cobre, dependiendo de la naturaleza de la especie mineralógica, involucra una combinación particular de estas etapas. Una vez que el metal ha sido extraído y refinado debe ser sometido a un tratamiento posterior para ser adaptado al uso que se le ha asignado. La primera parte de esta descripción comienza con la recepción, desde la mina, del mineral (MENA) y su reducción hasta tamaños aptos de concentración por medio de etapas de chancado y en especial de molienda.

HISTORIA Regiones productoras de metales en la Edad Antigua en Oriente Próximo. Se muestran marcadas las áreas de prevalencia del bronce arsenioso y del bronce de estaño durante el III milenio a. C.  Alrededor  Alrededor del año 3500 a. C. ya existía una primitiva metalurgia del hierro esponjoso; el hierro colado no se descubrió hasta el año 1600 a. C. Algunas técnicas usadas en la antigüedad fueron el moldeo a la cera perdida, la soldadura o el templado del acero. Las primeras fundiciones conocidas empezaron en China en el siglo I a. C., pero no llegaron a Europa hasta el siglo XIII, cuando aparecieron los primeros altos hornos. En la Edad Media la metalurgia estaba muy ligada a la y a las técnicas de purificación de metales preciosos y la acuñación de moneda. El empleo de los metales, característico de la Edad de los metales, es explicable gracias a que el hombre motivado, por sus nuevas actividades necesitó sustituir las herramientas de piedra, hueso y madera, por otras muchos más resistentes. El cobre fue el primer metal descubierto por encontrarse en estado casi puro en la naturaleza y fue trabajado al final del periodo Neolítico. Al principio, se le golpeaba hasta dejarlo plano como una hoja. Después se aprendió a fundirlo con fuego y vaciarlo en moldes, lo que permitió fabricar mejores herramientas y en mayor cantidad. Se calcula que hacia el tercer milenio antes de Cristo, después de un difícil proceso de extracción, se empezó a trabajar con el hierro. Este requiere, como se sabe, altas temperaturas para su fundición y moldeado porque así es más maleable y resistente. Los utensilios elaborados con metales fueron: armas, herramientas, vasijas, adornos personales, domésticos y religiosos. El uso de los metales significó un gran avance técnico que repercutió de diversas formas en la conformación de la civilización humana: El hombre ejerció un mejor dominio sobre la naturaleza. Se sustituyó el trabajo de la piedra y el hueso. Se fabricaron azadas y arados de metal para la agricultura

METALURGIA EXTRACTIVA  Área de la metalurgia en donde se estudian y aplican operaciones y procesos para el tratamiento de minerales o materiales que contengan una especie útil (oro, plata, cobre, etc.), dependiendo el producto que se quiera obtener, se realizarán distintos métodos de tratamiento. Objetivos de la metalurgia extractiva    

Utilizar procesos y operaciones simples;  Alcanzar la mayor eficiencia posible; Obtener altas recuperaciones (especie de valor en productos de máxima pureza); No causar daño al medio ambiente.

Etapas de la metalurgia extractiva 1. 2. 3. 4. 5.

Transporte y almacenamiento; Conminución; Clasificación; Separación del metal de la ganga; Purificación y refinación.

PROPIEDADES FISICAS DE LOS MINERALES

Podemos clasificar los minerales por sus propiedades físicas, ópticas, eléctricas, magnéticas y por su composición química, aunque este último no es el método habitual, ya la mayoría pueden ser identificados mediante observación espectroscópica e incluso visual. Aun así, el análisis químico es la única forma de identificar con exactitud la naturaleza de un mineral. Las propiedades físicas son de gran importancia en el estudio de los minerales. Muchas se pueden observar fácilmente, o recurrir a un espectroscopio. o

Dureza de un mineral

La dureza de un mineral es la resistencia que presenta a ser rayado. Un mineral posee una dureza mayor que otro, cuando el primero es capaz de rayar al segundo. El mineralogista alemán Mohs estableció en 1822 una escala de medidas que lleva su nombre, y que se utiliza en la actualidad, en la que cada mineral puede ser rayado por los que le siguen. 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. o

Tenacidad o cohesión

La tenacidad o cohesión es el mayor o menor grado de resistencia que ofrece un mineral a la rotura, deformación, aplastamiento, curvatura o pulverización. Se distinguen las siguientes clases de tenacidad: - Frágil: es el mineral que se rompe o pulveriza con facilidad. Ejemplos: cuarzo y el azufre. - Maleable: el que puede ser batido y extendido en láminas o planchas. Ejemplos: oro, plata, platino, cobre, estaño. - Dúctil: el que puede ser reducido a hilos o alambres delgados. Ejemplos: oro, plata y cobre. - Flexible: si se dobla fácilmente pero, una vez deja de recibir presión, no es capaz de recobrar su forma original. Ejemplos: yeso y talco. - Elástico: el que puede ser doblado y, una vez deja de recibir presión, recupera su forma original. Ejemplo: la mica.

o

Fractura de un mineral

Cuando un mineral se rompe lo puede hacer de diversas formas: - Exfoliación: significa que el mineral se puede separar por superficies planas y paralelas a las caras reales. Ejemplos: mica, galena, fluorita y yeso. - Laminar o fibrosa: cuando presenta una superficie irregular en forma de astillas o fibras. Ejemplo: la actinolita. - Concoidea: la fractura presenta una superficie lisa y de suave curva, como la que muestra una concha por su parte interior. Ejemplos: sílex y obsidiana. - Ganchuda: cuando se produce una superficie tosca e irregular, con bordes agudos y dentados. Ejemplos: magnetita y cobre nativo. - Lisa: es la que presenta una superficie lisa y regular. - Terrosa: es la que se fractura dejando una superficie con aspecto granuloso o pulverulento.

o

Electricidad y magnetismo

Muchos minerales conducen bien la electricidad (conductores), mientras que se oponen a su paso (aislantes). Unos pocos la conducen medianamente (semiconductores). Gracias a estos últimos se han desarrollado semiconductores que permitien al ser humano conseguir un alto nivel tecnológico. Pero hay más comportamientos de los minerales en relación con las fuerzas electromagnéticas: - Magnetismo: consiste en atraer el hierro y sus derivados. Los imanes naturales son permanentes. La magnetita es un imán natural conocido desde tiempos muy remotos. - Piezoelectricidad: es la capacidad para producir corrientes eléctricas cuando se les aplica presión. Si se aplica una fuerza a las caras de un cristal, genera cargas eléctricas y, si se aplican cargas eléctricas, entonces se produce una deformación de las caras del cristal. Ejemplo: el cuarzo. - Piroelectricidad: se producen corrientes eléctricas en el extremo de las caras cuando el mineral se somete a un cambio de temperatura. Ejemplos: cuarzo y turmalina. - Radiactividad: es la propiedad que poseen determinados minerales para emitir  partículas de forma natural y espontánea.La radiactividad natural tiene muchas aplicaciones científicas, médicas e industriales, y los minerales que la poseen raramente alcanzan niveles peligrosos. Ejemplo: la uraninita.

ESCALA DE MOHS La escala de Mohs es una relación de diez minerales ordenados por su dureza, de menor  a mayor. Se utiliza como referencia de la dureza de una sustancia. Fue propuesta por el geólogo alemán Friedrich Mohs en 1825 y se basa en el principio que una sustancia dura puede rayar a una sustancia más blanda, pero no es posible lo contrario. Mohs eligió diez minerales a los que atribuyó un determinado grado de dureza en su escala empezando con el talco, que recibió el número 1, y terminando con el diamante, al que asignó el número 10. Cada mineral raya a los que tienen un número inferior a él, y es rayado por los que tienen un número igual o mayor al suyo.

Tabla de dureza de Mohs Dureza Mineral

Se raya con / raya a

Composición química

1

Talco

Se puede rayar fácilmente con la uña

Mg 3Si4O10(OH)2

2

Yeso

Se puede rayar con la uña con más dificultad

CaSO 4·2H2O

3

Calcita

Se puede rayar con una moneda de cobre

CaCO 3

4

Fluorita

Se puede rayar con un cuchillo de acero

CaF 2

5

 Apatito

Se puede rayar difícilmente con un cuchillo

Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F)

6

Ortosa

Se puede rayar con una lija para el acero

KAlSi 3O8

7

Cuarzo

Raya el vidrio

SiO2

8

Topacio

Rayado por de wolframio

9

Corindón Rayado por herramientas de carburo de Silicio

10

Diamante

herramientas

de

carburo

 Al2SiO4(OH-,F-)2

Al 2O3

El más duro, no se altera con nada excepto otro C diamante .

OPERACIONES INDUSTRIALES MECANICAS QUIMICAS ELECTROMETALURGICAS

TRATAMIENTO MECANICO 1. 2. 3. 4. 5.

SELECCIÓN TRITURACION TAMIZADO TRATAMIENTO DE FINOS CONCENTRACION

1. SELECCIÓN

MINERAL: Es una sustancia natural, inorgánica y homogénea de composición química

determinada. MENA : Asociación de minerales a partir del cual se obtienen uno o más metales de forma

económicamente favorable al resto del mineral constituido por impurezas. LEY DEL MINERAL : El tanto por ciento del contenido en mena de un mineral.

2. TRITURACION

TRITURACION Reducir el tamaño de los trozos del mineral haciéndolos pasar a través de quebrantadoras y molinos. Trituración primaria 

La trituración primaria reduce normalmente el tamaño de los trozos de mineral a un valor comprendido entre 8" a 6". A continuación, los productos obtenidos se criban en un tamiz vibrante con objeto de separar aquellas partículas cuyo tamaño ya es lo suficientemente fino, con el consiguiente aumento en la capacidad de las quebrantadoras secundarias. La trituración primaria se lleva a cabo normalmente en quebrantadoras de mandíbulas o en quebrantadoras giratorias. Las quebrantadoras de mandíbulas constan normalmente de dos planchas de acero al manganeso o mandíbulas, colocadas una frente a la otra, de las cuales una es fija y la otra es móvil y puede girar sobre un eje situado en su parte superior o inferior. Mediante un dispositivo adecuado, se comunica a la mandíbula móvil un movimiento de oscilación alternativo hacia adelante y hacia atrás de corto recorrido. El mineral se carga en el espacio comprendido entre las mandíbulas, y de ellas, la móvil, en su recorrido hacia adelante, aplasta los trozos contra la fija. Al retroceder la mandíbula móvil, el mineral triturado cae por la abertura que en la parte inferior forman las mandíbulas. Las quebrantadoras giratorias constan de una masa trituradora de forma cónica que gira en el interior de una carcasa troncocónica fija, abierta por su parte superior e inferior. El mineral que se va a triturar se carga en la quebrantadora por su parte superior, y el mecanismo por el que se realiza la trituración se basa es la misma acción de aplastamiento de las quebrantadoras de mandíbulas. Trituración secun daria 

En la trituración secundaria, el tamaño e las partículas se reduce a un valor comprendido entre 3" y 2", dejándolo en condiciones de poder pasar a lasoperaciones de molturación o concentración preliminar. Las quebrantadoras utilizadas en esta fase son por lo general e tipo giratorio o cónico. Estas quebrantadoras son similares a las utilizadas en la trituración primaria, diferenciándose solamente en que trabajan a velocidades relativamente altas (aproximadamente 500 r.p.m.) y en que la abertura de salida de los productos triturados es mucho menor  Maquinaria 

Industrialmente se utilizan diferentes tipos de máquinas de trituración y suelen clasificarse de acuerdo a la etapa a en que se utilizan y el tamaño de material tratado. a) TRITURADORAS PRIMARIAS: Fragmentan trozos grandes hasta un producto de

8" a 6". Se tienen dos tipos de máquinas. - Trituradoras de Mandíbulas - Trituradoras Giratorias. b) TRITURADORAS SECUNDARIAS: Fragmentan el producto de la trituración primaria hasta tamaños de 3" a 2", entre estas máquinas tenemos. - Trituradoras Giratorias - Trituradoras Cónicas. c) TRITURADORAS TERCIARIAS: Fragmentan el producto de la trituración secundaria hasta tamaños de 1/2" o 3/8", entre estas maquinas tenemos. - Trituradoras Cónicas - Trituradoras de Rodillos. MAQUINARIA PARA LA TRITURACION PRIMARIA TRITURADOR DE MANDIBULAS (CHANCADORAS) Esencialmente constan de dos placas de hierro instaladas de tal manera que una de ellas se mantiene fija y la otra tiene un movimiento de vaivén de acercamiento y alejamiento a la placa fija, durante el cual se logra fragmentar el material que entra al espacio comprendido entre las dos placas (cámara de trituración). El nombre de estas trituradoras viene del hecho de que la ubicación y el movimiento de las placas se asemejan a las mandíbulas de un animal, por eso, la placa fija suele llamarse mandíbula fija y la otra placa, mandíbula móvil. Las trituradoras de mandíbulas se subdividen en tres tipos, en función de la ubicación del punto de balanceo de la mandíbula móvil, que son: Trituradoras de mandíbulas tipo Blake, Dodge y Universal En la práctica, el triturador más empleado es el de tipo Blake, que fue patentado en 1858 por E. W. Blake y desde entonces ha sufrido varias modificaciones.

Sección transversal de un triturador de doble efecto En las trituradoras de simple efecto (single toggle) la mandíbula móvil esta suspendida del eje excéntrico, el cual permite un diseño más compacto y liviano en comparación a las trituradoras de doble efecto. Debido a la posición del eje excéntrico, la mandíbula móvil tiene un movimiento elíptico, lo que hace que estas maquinas tengan una mayor  capacidad, pero tienen un mayor desgaste en los forros. Asimismo, el eje excéntrico esta sometido a mayores esfuerzos mecánicos y los costos de mantenimiento tienden a ser  mayores.

Principio de Funcionamiento

TRITURADORAS GIRATORIAS Básicamente consisten en un eje vertical largo articulado por la parte superior a un punto (spider) y por la parte inferior a un excéntrico. Este eje lleva consigo un cono triturador. Todo este conjunto se halla ubicado dentro el cóncavo o cono fijo exterior. El conjunto, eje y cono triturador se halla suspendido del spider y puede girar libremente (85  – 150 rpm), de manera que en su movimiento rotatorio va aprisionado a las partículas que entran a la cámara de trituración (espacio comprendido entre el cono triturador y el cóncavo) fragmentándolas continuamente por compresión. La acción de esta trituradora puede compararse con la acción de varias trituradoras de mandíbulas colocadas en círculo. El tamaño de estas máquinas se designa por las dimensiones de las abertura de alimentación (gape) y el diámetro de la cabeza (Head diameter). El perfil vertical del cono triturador tiene forma de una campana. Todas las trituradoras tienen un mecanismo de seguridad o protección, p ara el caso en que el material más duro entre a la cámara de trituración y dañe alguna pieza del mismo. Este mecanismo consiste en una válvula que sede cuando existe un sobre esfuerzo, haciendo que el conjunto eje y cono triturador desciendan permitiendo la descarga del material duro (generalmente herramientas o piezas de hierro). Este mismo mecanismo permite la regulación de la abertura de descarga del triturador. El tamaño de estas trituradoras puede variar desde 760 x 1400 mm a 21326 x 3300 mm, con capacidades de hasta 3000 TPH.

Sección de una trituradora giratoria

MAQUINARIA PARA LA TRITURACIÓN SECUNDARIA TRITURADORAS GIRATORIAS. En este caso se usan las trituradoras giratorias similares a las utilizadas para la trituración primaria, pero de menor tamaño, a objeto de producir un tamaño adecuado de producto.  Además, se caracterizan por ser menos robustas que las primarias. TRITURADORAS CÓNICAS. La trituradora cónica, es una trituradora giratoria modificada. La diferencia principal es que el eje y cono triturador no están suspendidos del spider sino que están soportados por un descanso universal ubicado por debajo. Además, como ya no es necesaria una gran abertura de alimentación, el cono exterior ya no es abierto en la parte superior. El ángulo entre las superficies de trituración es el mismo para ambas trituradoras, esto proporciona a las trituradoras cónicas una mayor capacidad. El tipo de trituradora cónica más utilizada es la Symons, la cual se fabrica en dos formas: a. Trituradora cónica Symons Standard, normalmente utilizada en la trituración secundaria. b. Trituradora cónica Symons de cabeza corta, utilizada en la trituración fina o terciaria. MAQUINARIAS PARA LA TRITURACIÓN TERCIARIA TRITURADORA CÓNICA Para este trabajo se utiliza la trituradora cónica Symons de cabeza corta.

Triturador cónico Estandar 

TRITURADORA DE RODILLOS Estas trituradoras siguen siendo utilizadas en algunas plantas, aunque en otras han sido reemplazadas por las cónicas. El modo de operación es muy simple. Consiste en dos rodillos horizontales los cuales giran en direcciones opuestas. El eje de una de ellas esta sujeta a un sistema de resortes que permite la ampliación de la apertura de descarga en caso de ingreso de partículas duras. La superficie de ambos rodillos esta cubierta por  forros cilíndricos de acero al manganeso, para evitar el excesivo desgaste localizado. La superficie puede ser lisa para trituración fina y corrugada o dentada para trituración gruesa.

Trituradora de Rodillos

MOLIENDA La molienda tiene por objeto reducir los materiales a tamaños comprendidos entre algunos milímetros y algunas decenas de micrones. Según el tamaño del producto tenemos: -Molienda Gruesa, primaria o barras 2-3 mm --- 0,80 mm -Molienda media, secundaria o convencional 0,5 mm --- 0,12 mm -Molienda fina o Remolienda 0,1 mm --- 0.02 mm Existen numerosos tipos de molinos, de los cuales los de bolas y barras son casi los únicos utilizados en las plantas de procesamiento de minerales. Dentro de ellos hay nuevas clasificaciones en la manera como está la pulpa en su interior  y en la forma como evacua la pulpa producto existiendo la clasificación general de molinos del tipo Overflow o Rebalse y del Tipo Parrilla o Diafragma y entre ellos los de Evacuación por trunion (eje central) o por alguna parte del cilindro o manto. El molino de bolas mas grande se encuentra en Australia con un diámetro de 5.34 mts por  8.84 mts de largo (Recordar que los molinos SAG son del rango sobre 12 mts de diámetro).

3.2.1 Mecanismos de Molienda TIPOS DE REGIMENES DE FUNCIONAMIENTO DE UN MOLINO TRAYECTORIA DE PARTICULAS DENTRO DE UN MOLINO DE BOLAS La rotación del molino alrededor de su eje horizontal es lo que permite a éste, transmitir la energía necesaria para poner en movimiento las partículas. La transmisión que se lleva a cabo mediante la Interacción entre la estabilidad interna de la carga y de la fricción cargacilindro. La fricción determina la cantidad de energía que puede ser transmitida a la carga. Se definen los siguientes tipos de movimientos de la carga cuando la velocidad aumenta, suponiendo que no hay deslizamiento cilindro - carga. CASCADA Las partículas situadas bajo una cierta curva están en contacto con el cilindro y rotan con este a la misma velocidad. Las partículas ubicadas sobre una curva ruedan unas conotras, en cascada, en dirección opuesta a las otras.

Este evento de Cascada es símbolo de abrasión entre medios y mineral y tiene acción reductora, sobre todo de finos. El comportamiento principal muestra acción de: ABRASION Si la misma roca del modelo anterior se le comprime en forma tangencial, ésta disminuye de tamaño por medio de la abrasión o cizalla. Entonces, la diferencia de distribución de tamaños del producto se hace consecuentemente más pronunciada y presenta por este motivo partículas muy finas y gruesas dependiendo de la alimentación que se tenga. Esto se consigue haciendo trabajar el molino en régimen de cascada. CATARATA Las partículas de la parte superior quedan libres y siguen trayectorias parabólicas. Estas caen libremente sobre las partículas que rotan, en un punto ideal denominado "pie de la carga".

Este evento de Catarata es símbolo de impacto entre medios y mineral y tiene fuerte acción reductora, sobre todo de gruesos con formación de finos.

El comportamiento del mineral puede presentar las siguientes acciones: IMPACTO Si tomamos una esfera (Roca) sólida y la comprimimos axialmente, la esfera se rompe por impacto y la distribución de tamaños de los fragmentos resultantes tienen un módulo de distribución 1. Se recomienda este tipo de eventos para moliendas gruesas. Esto se consigue haciendo trabajar en régimen de cataratas al molino. CHIPPING Si a la Roca se le comprime en forma excéntrica, se romperá por un proceso llamado chipping, dando una distribución de tamaños característico, la cual posee dos cumbres o acumulaciones de diferentes tamaños. Los procesos comerciales de molienda combinan estos tres eventos durante su operación. EQUILIBRIO Las condiciones de caída parabólica se extienden a todas las partículas en contacto con el equilibrio. La trayectoria de estas partículas es un arco de cilindro seguido por una curva parabólica. SATURACION Las partículas caen en las paredes descubiertas del manto del cilindro. Este es un estado que debe evitarse en los molinos de bolas, ya que provocan un desgaste excesivo y aumentan las vibraciones por el impacto del medio de molienda sobre el revestimiento. PRECENTRIFUGADO Después de alcanzar la velocidad crítica, una capa de partículas se mantiene contra la pared por la acción de la fuerza centrífuga. El espesor de esta capa aumenta con la velocidad hasta que se tiene un estado centrífugo puro. En general en un molino de bolas se dan variadas formas de reducción de la roca, existe la presión de la carga en el manto, la abrasión entre las superficies y en especial la superficie de bolas que pueden ser muchos metros cuadrados, el impacto de bolas contra todos los partícipes, la atrición y relaciones sumadas entre ellas.

Equipos: Clasificación de los Molinos La clasificación de los molinos se hace en base a los siguientes factores: la clase de movimiento, el modo de funcionamiento, la forma del tambor, el sistema de molienda (seco, húmedo), el modo de descarga, la clase de los cuerpos trituradores, el ciclo de trabajo y el modo de accionamiento. Por la "clase de movimiento", los molinos se agrupan en giratorios o Molinos rotatorios y en giratorios oscilantes (vibratorios). Por

el

"modo

de

funcionamiento”

en periódicos (Equipos Batch (Laboratorios

ppalmente) y continuos. Por la "forma exterior" pueden dividirse en cilíndricos, cilíndrico-cónicos y cónicos. El molino cilíndrico, como lo dice el mismo nombre, consta de un tambor cilíndrico. Por su estructura y su longitud, el molino puede ser de una, dos o muchas cámaras. El molino cilindro-cónico, a diferencia del cilíndrico, tiene un diámetro variable en todo su largo. Por el lado de la entrada del material este molino tiene un cono corto, con un ángulo en el vértice; la parte media del molino sigue siendo cilíndrica.

Los molinos en forma de cono truncado, o sea cónicos, tienen todas las cualidades de los cilindro cónicos y se distinguen por la sencillez de su construcción en comparación con estos últimos. Por el "modo de descargar el material", el factor fundamental que determina la estructura del molino, es el modo de descarga del material. Todos los sistemas existentes pueden reducirse a cinco categorías: a) Molino con descarga por parrillas. La idea de instalar la parrilla es para contener la carga de bolas dentro del molino y promover un nivel de descarga bastante bajo. Normalmente estos molinos trabajan con una carga circulante elevada. Estos molinos se acercan al 35 a 45 % del volumen de carga de bolas y son aproximadamente el 30 % de los molinos de bolas que se instalan. b) Molino con descarga por rebalse. Descarga por un extremo por rebalse central. El rebalse es generalmente 5 - 10 cms más bajo que el nivel de la abertura de alimentación para proporcionar un gradiente de flujo. Este método es usado principalmente en molienda húmeda.

c) Molino con descarga periférico. Descarga por el costado de un extremo del cilindro por medio de varios hoyos periféricos. Este método es usado principalmente para molienda seca.

d) Molino con descarga periférico central. Descarga en el centro del cilindro, es decir, se alimenta desde ambos extremos del cilindro, obteniendo un menor tamaño de reducción y es usado para ambas moliendas (seca y húmeda). e) Molino con barrido por aire. Se usa en molinos Aerofall. El método de descarga tiene efectos en los costos de molienda. Apropiados para molienda seca cuando esta es una condición obligada el sistema de arrastre de carga para transporte y posterior clasificación esa través de un sistema cerrado de presión negativa (positiva) hacia filtros o ciclones neumáticos.

3. TAMIZADO La tamización o tamizado es un método físico para separar mezclas se separan dos sólidos formados por partículas de tamaño diferente. Consiste en hacer pasar una mezcla de partículas de diferentes tamaños por un tamiz, cedazo o cualquier cosa con la que se pueda colar. Las partículas de menor  tamaño pasan por los poros del tamiz o colador atravesándolo y las grandes quedan atrapadas por el mismo. Un ejemplo podría ser: si se saca tierra del suelo y se espolvorea sobre el tamiz, las partículas finas de tierra caerán y las piedras y partículas grandes de tierra quedarán retenidas en el tamiz. Es un método muy sencillo utilizado generalmente en mezclas de sólidos heterogéneos. Los orificios del tamiz suelen ser de diferentes tamaños y se utilizan de acuerdo al tamaño de las partículas de una solución homogénea, que por lo general tiene un color amarillo el cual lo diferencia de lo que contenga la mezcla.

Para aplicar el método de la tamización es necesario que las fases se presenten al estado sólido. Se utilizan tamices de metal o plástico, que retienen las partículas de mayor  tamaño y dejan pasar las de menor diámetro. Fundamentalmente este proceso consiste en seleccionar y clasificar los minerales por  medir el índice de finura obtenida durante la molienda, esta operación separa por  diferencia de tamaño los materiales útiles de las gangas para esta operación es necesario utilizar telas o laminas perforadas conocidas como tamices, cribas. Los tamices para su manejo generalmente se clasifican por el número de mallas o agujeros que existen en una distancia de pulgada lineal. Este proceso consiste en utilizar un agujero, un juego de tamices colocados verticalmente en orden creciente de superior a inferior, dichos conjuntos pueden estar accionados por  dispositivos que produzcan sacudidas, vibraciones, oscilaciones, trepidaciones. Durante el tamizado los granos más gruesos son detenidos en los tamices colocados en la parte superior.

SEPARACION PRO TAMAÑO

CRIBA DE MATERIALES

4. TRATAMIENTOS DE FINOS

-

BRIQUETEADO SINTERIZACION NODULIZACION

B r i q u e t e a d o :  Es el acto de compactar o densificar un material para llenar los huecos en

este material parecido a apretar una esponja a excepción de que este material esta deformado plásticamente y permanece en su configuración densificada. Es el método más simple de aglomeración de minerales, consiste en transformar los finos o polvos de mineral en briquetas por simple prensado, sin empleo de calor y sin que el mineral sufra en el proceso ninguna transformación química. Es un proceso discontinuo de poca productividad y no tiene características exclusivamente mineras (por ej. briqueteado de plásticos termoestables). En la actualidad se usan briquetas un poco más pequeñas que el puño de la mano.Para la fabricación de briquetas se utilizan prensas de gran potencia. Para que las briquetas tengan suficiente consistencia, es necesario, a veces, adicionar al mineral elementos aglomerantes como brea, alquitrán, arcilla, cal, etc., que se mezclan con el mineral en proporciones convenientes antes de su prensado

Sinterización : Es el tratamiento térmico de un polvo o compactado metálico o cerámico a

una temperatura inferior a la de fusión de la mezcla, para incrementar la fuerza y la resistencia de la pieza creando enlaces fuertes entre las partículas. En la fabricación de cerámicas, este tratamiento térmico transforma un producto en polvo en otro compacto y coherente. La sinterización se utiliza de modo generalizado para producir formas cerámicas de alúmina, berilia, ferrita y titanatos. En la sinterización las partículas coalescen por difusión al estado sólido a muy altas temperaturas, pero por debajo del punto de fusión o vitrificación del compuesto que se desea sinterizar. En el proceso, se produce difusión atómica entre las superficies de contacto de las partículas, lo que provoca que resulten químicamente unidas.

PIEZA DE METAL SINTERIZADO FASES DE LA SINTERIZACION Para la fabricación de una pieza mediante sinterizado se siguen las siguientes etapas:     

Obtención del polvo Preparación del polvo Compactación Sinterización  Acabado de la sinterización

NODULIZACION:  Se emplea para aglomerar, por medio de una fusión incipiente,

minerales finos y polvos que se producen en siderurgia y principalmente los que escapan por el tragante de los altos hornos. En este proceso, relativamente sencillo, se emplean hornos circulares rotatorios de gran longitud (60 m aproximadamente) y unos 3 m de diámetro, similares a los usados en la industria del cemento.

5. CONCENTRACION



CLASIFICACION

Clasificación es la separación de partículas según su rapidez de asentamiento en un fluido (generalmente agua o aire). Los clasificadores normalmente generan 2 productos: también es conocida como arenas, producto de descarga inferior o sobre-tamaño. es conocida como derrame, lamas o sub-tamaño.  A pesar de que la clasificación es una operación desarrollada para la separación de partículas de acuerdo con su tamaño, el efecto que tiene la diferencia de densidad entre las diferentes especies involucradas y otros factores que influyen en el proceso, hacen que en algunos casos esta sea una operación más de selección que de clasificación, por  lo tanto esta operación es aplicada en las siguientes situaciones: porque son demasiado finos. grandes y ligeras. ividir una distribución de tamaños de intervalo grande en varias fracciones. de concentración.

cn ica p ara evalu ar el ren dim iento (eficienc ia)  La clasificación se define como “un a té de un proceso”. Para realizar la clasificación se debe recurrir a separadores, los que se denominan:

TIPOS DE HARNEROS Los harneros pueden ser de distintos tipos, formas y rangos de tamaño de operación y algunos de ellos son los siguientes: a).- Parrilla Estacionaria: Antes del chancador primario. Convencional. b).- Parrilla de Rodillos: Antes del chancador primario. c).- Superficie Curvada: Rango: 2000[μm] - 45[μm] d).- Giratorios: Tambor (Trommel): 15[rpm]-20[rpm], húmedo o seco (seco: 6[cm]-1[cm]) Centrífugos: Vertical 60[rpm]-80[rpm], húmedo o seco. De 1.2[cm]-0.04[cm] e).- Vibratorios: Inclinado: 600[rpm]-7000[rpm] bajo 25[mm], muy utilizados hasta 200[μm] Horizontal: Superficie rectangular, 600[rpm]-3000[rpm], movimiento con componente vertical y horizontal. De Probabilidad: Serie planos inclinados de alto rendimiento, convencional. Mayor  capacidad y eficiencia. Los harneros vibratorios funcionan a mayor velocidad y tienen como objetivo levantar las partículas de la superficie del harnero.

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CLASIFICADORES

Los equipos de clasificación generalmente se clasifican de acuerdo con la forma de descarga de los sobre-tamaños en:

Los clasificadores se pueden clasificar como:

Los clasificadores mecánicos se caracterizan por ser adecuados para separar partículas de tamaño superior a los 150[μm ] y por tener bajos consumos específicos de energía. Clasificadores de espiral (de rastrillo o de arrastre): Este clasificador realiza la descarga de sobre-tamaños por medios mecánicos y de acuerdo con movimiento relativo entre las partículas y el fluido por sedimentación.

CLASIFICADORES DE ESPIRAL  A mayor Tp, mayor será la Fe

Este tipo de espirales es útil en circuitos de molienda, lavado y eliminación de agua.

CLASIFICADORES MECÁNICOS Clasificadores d e Paletas: 

La clasificación se hace por medios mecánicos y por sedimentación de las partículas en el fluido.

CLASIFICADORES DE PALETAS  A mayor Tp, mayor será la Fe Este tipo de clasificadores se utiliza para separaciones gruesas y para remover  aglomerados. No existen restricciones de %Vol sólidos en las corrientes.

CLASIFICADORES MECÁNICOS Clasific ado res d e Tanqu e Cilínd rico 

Este clasificador posee rastrillos giratorios en el fondo del tanque, con el fin de facilitar la descarga de las arenas por medio mecánico. La interacción entre el fluido y las partículas se hace por sedimentación.

CLASIFICADORES DE TANQUE CILÍNDRICO La baja eficiencia de este clasificador hace que su uso sea práctico sólo cuando se requiere separar grandes volúmenes de material.

CLASIFICADORES MECÁNICOS C l as i f i c a d o r e s d e c o n o :  

En este tipo de clasificadores la descarga de los sobretamaños se hace por gravedad y la interacción entre las partículas y el fluido se da por sedimentación.

CLASIFICADORES HIDRÁULICOS Hidrociclones: 

En este clasificador la interacción entre las partículas y el fluido se da por sedimentación, la descarga de los sobre-tamaños se da por medios no mecánicos. Por su parte los clasificadores hidráulicos resultan ser más adecuados para separar  partículas pequeñas (dp