Operaciones Mecanicas Metalurgia UCN

OPERACIONES MECÁNICAS

Apunte para alumnos de Ingeniería Metalúrgica

Hugo Cárcamo Departamento de Ingeniería Metalúrgica

Facultad de Ingeniería y Ciencias Geológicas

Universidad Católica del Norte

Serie de apuntes para los alumnos

Operaciones Mecánicas

Universidad Católica del Norte Av. Angamos 0610, Antofagasta, Chile. Teléfono (56) 55 355662 • Fax (56) 55 355664 Antofagasta, Mayo 2003.

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INDICE CAPITULO 1 1.1 Introducción 1.2 Definiciones Básicas 1.3 Importancia de la Preparación Mecánica de Minerales 1.3.1 Costos Asociados a la Preparación Mecánica de Minerales 1.3.2 Campo de la Preparación Mecánica de Minerales 1.3.3 Eficiencia en las Operaciones de Preparación Mecánica de Minerales. 1.3.3.1 Liberación. 1.3.3.2 Concentración

3 3 6 10 10 11 12 12 13

CAPITULO 2: CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE MUESTREO. 16 2.1.- INTRODUCCIÓN 16 2.2 FUNDAMENTOS DEL MUESTREO 16 2.2.1.-Definiciones Básicas en Teoría de Muestreo 16 2.2.2 Tipos de Muestreo: 17 2.3. ANTECEDENTES PRELIMINARES SOBRE MUESTREO Y JUSTIFICACIÓN DE UN PROGRAMA DE MUESTREO 19 2.4.-CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE TEORÍA DE LOS ERRORES 19 2.4.1.Tipos de errores. 19 2.4.2. Cifras significativas en mediciones industriales 21 2.4.3. Propagación de errores. 22 2.4.3.1. Propagación de Errores máximos 22 2.4.3.2. Propagación de errores probables. 23 2.5 TEORÍA Y PRÁCTICA DEL MUESTREO INCREMENTAL 23 2.5.1 Consideraciones en la aplicación de un sistema de muestreo 23 2.5.2.- Muestreo Incremental 24 2.6.TÉCNICAS DE MUESTREO 26 2.6.1 ANTECEDENTES PRELIMINARES SOBRE MUESTREO 26 2.6.2 CARACTERISTICAS DEL MUESTREO 27 2.6.3 MÉTODOS DE MUESTREO O DE PREPARACIÓN DE MUESTRAS 28 2.6.4 CONDICIONES GENERALES PARA EL MUESTREO 28 2.7. PROCEDIMIENTOS DE MUESTREO 29 2.7.1. Aspectos generales de la preparación de muestras minerales 29 2.8. METODOS DE MUESTREO 30 2.8.1. Métodos Manuales 30 2.8.2. Métodos Mecánicos 31 2.9. DESCRIPCIÓN DE METODOS MANUALES DE MUESTREO 32 2.9.1. MÉTODO DE DIVISIÓN POR PALAS FRACCIONADAS. (FIG.5) 32 2.9.2. Método división por incrementos. ( Fig. 6) 33 2.9.4. Método División por Riffle: (fig.8a y 8b) 35 2.9.5 Método de muestreo con Tubo Sonda 39 CAPITULO 3: CARACTERIZACIÓN DE SÓLIDOS 3.1 CARACTERIZACIÓN GRANULOMÉTRICA 2

42 42

3.1.1 DISTRIBUCIÓN DE TAMAÑO DE PARTÍCULAS 42 3.1.2 Representación de Distribución de Tamaños 42 3.1.3 Funciones Empíricas de Distribución de Tamaños 42 3.1.3.1 Función de Distribución de Gaudin-Schumann 43 3.1.3.2 Función de Distribución de Rosin-Rammler 43 3.2 Técnicas de Análisis Granulométrico 43 3.2.1 Tamizaje 43 3.2.1.1 Malla de los tamices 44 3.2.1.2 Aparatos para el Tamizado 44 3.3 Ejecución del Análisis Granulométrico 48 3.3.1 Tamizaje en Húmedo 50 3.4 Representación de un análisis granulométrico 50 3.5 Densidad y gravedad específica 51 3.6 Determinación de Humedad 51 3.6.1 Procedimiento para determinar humedad 52 3.7 TÉCNICAS DE MUESTREO DE FLUJOS DE PULPAS 53 3.7.1 MÉTODOS DE DETERMINACIÓN DE DENSIDAD DE PULPA EN TERRENO Y LABORATORIO 53 3.7.2 CONTROL GRANULOMÉTRICO EN TERRENO 54 3.8 MEDICIÓN DE FLUJOS DE PULPA POR MÉTODOS CONTÍNUOS 54 3.8.1 ANALIZADORES DE PARTÍCULAS EN LÍNEA 55 3.9 TIPOS DE CORTADORES DE PULPA 56 3.9.1 Manuales 56 3.9.2 Automáticos 56 CAPITULO 4: MANEJO DE MATERIALES 4.1 INTRODUCCIÓN 4.2 Almacenamiento 4.2.1 Acopios o Stock pile 4.3 OPERACIÓN DE CORREAS TRANSPORTADORA 4.3.1 INTRODUCCIÓN 4.3.2 FUNDAMENTO DEL TRANSPORTE 4.3.2.1 Objetivo 4.3.2.2 Secuencia de Funcionamiento 4.3.3 Descripción 4.3.3.1 Tambor o Polea de Cabeza Motriz 4.3.3.2 Tolva de Descarga 4.3.3.3 Polea Tensora con Contrapeso 4.3.3.6 Polines de Carga o Conducción 4.3.3.7 Polines Autoalineante de Carga 4.3.3.8 Polines de Impacto 4.3.3.9 Correa, Cinta o Banda 4.3.3.13 Tambor o Polea de Cola/Retorno 4.3.3.14 Raspador de la Correa 4.3.3.15 Freno Mecánico de retroceso 4.3.3.16 Piolas de Paradas o de Emergencia 4.3.3.17 Panel de Control (Botoneras)

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58 58 60 60 66 66 66 66 66 67 67 67 67 69 69 70 70 72 72 72 73 73

CAPITULO 5: SEPARACIÓN POR TAMAÑOS 5.1 Harneado 5.1.1 Factores que afectan la operación de harneado 5.1.2 Tipos de Harneros 5.2 CLASIFICACIÓN 5.2.1 Clasificadores centrífugos 5.2.2 Factores que afectan la operación de un hidrociclón 5.2.3 Eficiencia de clasificación 5.3 Tipos de Hidrociclones (fig. 8) 5.3.1 Hidrociclones Cónicos 5.3.2 Hidrociclones Cilíndricos

75 75 76 77 79 79 80 81 82 83 84

CAPÍTULO 6: REDUCCIÓN DE TAMAÑO 6.1 Introducción 6.2 Antecedentes Generales 6.2.1 Relación Energía-Tamaño de Partícula 6.2.2 Energía Suministrada para Reducción de Tamaño 6.3 Principios de la Conminución 6.4 Teorías de Conminución 6.4.1 Teorías Clásicas de Conminución 6.4.1.1 Postulado de Rittinger 6.4.1.2 Postulado de Kick 6.4.1.3 Postulado de Bond 6.4.1.4 Postulado de Charles Walter 6.5. Teoría de Bond 6.6. Índice de Trabajo 6.7. Chancado 6.7.1 Etapas de Chancado 6.7.1.1. Chancado Primario 6.7.1.2. Chancado Secundario 6.7.1.3. Chancado Terciario 6.7.2. Circuitos de Chancado 6.8. EQUIPOS INVOLUCRADOS EN LAS ETAPAS DE CHANCADO 6.8.1. Chancadores Primarios 6.8.1.1 Chancadores de Mandíbula 6.8.1.2. Chancadoras Giratorias 6.8.2. Chancadores Secundarios 6.8.2.1. Chancadores de Cono 6.8.2.2. Chancador de Cono Symon 6.8.3 Test Estándar de Chancabilidad 6.9 Molienda Convencional 6.9.1. Introducción 6.9.2 Constitución del Molino (Figura Nº 6.12 a y 12 b) 6.9.3. Alimentación y Descarga en Molinos Continuos 6.9.4. Medios de Molienda, Carga Balanceada de Medios de Molienda, Nivel de Llenado 6.9.5 Movimiento de la Carga en un Molino Giratorio 6.9.6. Velocidad Crítica 6.9.7 Tipos de Molinos Rotatorios

87 87 87 88 88 88 89 89 90 90 91 91 93 94 95 95 95 95 95 95 97 97 97 102 104 105 106 109 109 109 110 112 113 115 116 117

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6.9.10 Molinos de Bolas (Figura Nº 6.17 a y 6.17 b) 6.9.12 Variables en el Proceso de Molienda 6.9.12.1 Variables de Diseño 6.9.12.2 Variables Operacionales 6.9.13 Test estándar de Moliendabilidad para Molinos de Bolas 6.10 REVISIÓN DE CONCEPTOS BÁSICOS DE MOLIENDA SAG 6.10.1 Definiciones generales 6.11 CONTROLES METALÚRGICOS

119 125 125 126 126 129 129 142

CAPITULO VII 145 7.1 Introducción a pulpas minerales 145 7.2 Balances 146 7.3. Ajustes de balances de masa 147 7.4 Descripción general de la técnica de multiplicadores de Lagrange, para el ajuste de un balance metalúrgico 148 CAPÍTULO VIII CIRCUITOS DE PLANTAS METALÚRGICAS 8.1 Circuito de Chancado de Empresa Minera de Mantos Blancos, División Manto Verde 8.2 MEL planta de óxidos 8.3. Minera Michilla Planta óxidos 8.4. MINERA LOS PELAMBRES 8.5 Diagrama de flujo general de la planta concentradora (flotación colectiva Cu-Mo)CHUQUI 8.6 PLANTA DE CHANCADO MINERA EL TESORO 8.7. Planta De óxidos MEL 8.8. MINERA ALUMBRERA 8.9. Circuito de El Salvador 8.10. Diagrama de Flujo División Andina 8.11. PLANTA CONCENTRADORA TOQUEPALA 8.12. CM Doña Inés de Collahuasi 8.13. Compañía Minera Zaldívar 8.14. Minera El Tesoro Bibliografía

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150 151 152 153 154 156 157 158 159 160 162 164 165 166 167 169

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CAPITULO 1

plata, cobre y mercurio se encuentran nativos, así como también en forma de sulfuros, carbonatos y cloruros. Los metales más reactivos siempre están en forma de compuestos, tales como los óxidos y sulfuros de hierro y los óxidos y silicatos de aluminio y berilio. Los compuestos que se presentan en forma natural se conocen como minerales y a muchos se les conoce de acuerdo a su composición (por ejemplo, la galena es sulfuro de plomo, PbS; la esfalerita es sulfuro de zinc, ZnS; la casiterita, óxido de estaño, SnO2). (Fig. N°1)

1.1 INTRODUCCIÓN Las formas en que los metales se encuentran en la corteza terrestre y como depósitos en el lecho de los mares, depende de la reactividad que tengan con su ambiente, en especial con el oxígeno, azufre y bióxido de carbono. El oro y los metales del grupo del platino se encuentran principalmente en forma nativa o metálica. La

FIG. N° 1.1 Mina Radomiro Tomic Las operaciones mecánicas, o preparación mecánica de los minerales abarca las operaciones de reducción de tamaño, o conminución, y la separación por tamaños o clasificación, encargadas de preparar la mena mineral para un posterior proceso de extracción, separación y/o concentración.

yacimientos, llamados así cuando las especies de interés pueden ser explotadas económicamente. Junto a las especies de interés existen otras especies sin valor que están mezclados con ellos, y que reciben el nombre de ganga. El conjunto de asociaciones mineralógicas se llama mena mineral.

Estas operaciones son necesarias, debido a que los elementos que componen la corteza terrestre no se encuentran distribuidos en forma uniforme, sino que existen en forma de compuestos minerales, con composiciones más o menos fijas. Distribuciones irregulares, que generan concentraciones altas de algunos de estos minerales en algunas áreas, son formadas por procesos geológicos y por acción del clima. Estas concentraciones puntuales dan origen a

Para poder explotar estos yacimientos, es necesario realizar una serie de operaciones agrupadas en operaciones mineras, de procesamiento de minerales y metalurgia extractiva, hasta llegar a obtener el metal de pureza comercial. De este modo, un cuadro esquemático de las actividades involucradas en la industria minera se muestra en el cuadro Nº 2.

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Geología: Exploración para encontrar la mina

Geología: Plan minero

Ingeniería de minas: Extraer la mena mineral

Mena mineral Mineral

Ingeniería Metalúrgica Extractiva: Producir el metal

Procesamiento de minerales: Preparar y separar el material de valor

Metal

Mineral Consumidor primario

Figura Nº 1.2: La estructura de la industria minera.

Las operaciones mineras comprenden las operaciones que extraen la mena mineral desde el yacimiento, y pueden ser a cielo abierto, subterránea, aluvial y minería por disolución. La elección de uno u otro método depende de la magnitud del yacimiento, del contenido de la especie útil, y de su posición respecto de la superficie de la tierra. En la actualidad ninguna mena mineral está en condición de ser convertido a producto final sin una preparación previa. Esta preparación de la mena por métodos físicos recibe el nombre de Procesamiento de Minerales, o Mineralurgia, y son factores importantes en la preparación conocer la ley de la mena, la composición mineralógica, las asociaciones de especies minerales, su diseminación en la ganga, la presencia de otras especies de interés.(Fig. N°3)

Fig. N°1.3 Carga de un Camión De estas operaciones, la de reducción de tamaño, desde el tamaño en que es extraído desde la mina, hasta el tamaño apto para el proceso posterior (lixiviación, concentración), es la que consume mayor cantidad de energía, y por lo tanto, involucra los mayores costos de operación, y de capital. En efecto, para un concentrador típico de la minería del cobre, los costos de capital representan un 45 % de la inversión total, y el 64 % de los costos de

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operación. Los mayores insumos son la energía, del orden de 13 kWh/t de mineral, y el consumo de acero, alrededor de 500 g/t de mineral molido.

antigua de las actividades humanas, la extracción metodológica de metales y minerales desde la tierra, y su posterior transformación en herramientas, ornamentos, armas, materiales de construcción, y todas las demás cosas de la civilización, como edificios, medios de transporte, carreteras, sistemas de generación de energía, elementos electrónicos, utensilios de cocina, pinturas, satinado de las revistas, vegetales fertilizados con roca fosfórica, etc, son quizás las actividades que separaron al hombre de la antigüedad del hombre civilizado.

Las operaciones de lixiviación consisten en disolver la o las especies de interés, en forma selectiva de la ganga, mediante un reactivo químico, transportando de esta manera la especie útil desde el mineral a la solución. Esta solución rica debe pasar por etapas de purificación y concentración, para finalmente obtener el producto final que va a venta. En este caso las operaciones de reducción de tamaño buscan mejorar la acción del reactivo lixiviante frente a la mena mineral, generando una mayor área de contacto.

El enfoque de este curso se enmarca dentro del Procesamiento de Minerales, que une las actividades mineras y la preparación de material apto para el consumidor primario (carbón, diamantes, arcillas, roca de cantera, fertilizantes), o para preparar el material, por medio de procesos económicos, de modo de aumentar la ley de las materias primas para poder aplicar técnicas de extracción y purificación más sofisticadas, y producir metales para el consumidor primario (fierro para acería, cobre para alambrón, etc.).

Por otro lado, las operaciones de concentración permiten separar físicamente los granos de los minerales valiosos de la ganga, para producir una porción enriquecida, o concentrado, conteniendo la mayor parte de estas especies, y un descarte o cola, conteniendo predominantemente la ganga. Esta concentración o proceso de enriquecimiento en la especie de valor, reduce considerablemente el volumen de material que debe ser manejado por el metalurgista extractivo, tal que disminuye a cantidades económicas el consumo de energía y reactivos requeridos para producir metal puro.

En este sentido, se debe tener en cuenta que los desafíos del Ingeniero Metalurgista son cada vez mayores, ya que debe trabajar con materias primas cada vez de menor contenido de especies valiosas, desarrollando nuevos procesos más eficientes que los anteriores, o que hacen el tratamiento de menas difíciles de procesar factible, mejoras de los procesos existentes, o aumento de la capacidad la de producción, para aprovechar las economías de escala, que ha sido el cambio más relevante en las últimos décadas.

Para ello se debe lograr un grado de liberación, de la especie útil de la ganga, que permita aprovechar, en el proceso de concentración, alguna diferencia entre las propiedades físicas y/o químicas del mineral valioso y la ganga, estableciéndose de este modo una relación entre grado de liberación y reducción de tamaño. Un alto grado de liberación se logra con una reducción de tamaño alta, pero ello lleva consigo un mayor consumo de energía y problemas asociados al manejo de partículas extremadamente finas, debido a lo cual siempre existe un grado de molienda técnico económico apto para cada mineral.

La fuerza motriz de estos cambios es siempre de naturaleza económica, ya que las empresas, del tipo que sea, siempre buscan maximizar sus utilidades. Estas dependen de la calidad del cuerpo mineralizado, como son la ley, facilidad para el procesamiento del material, accesibilidad de la mina, el precio del producto, y la eficiencia de las operaciones mineras y de procesamiento de minerales, ya que los productos se entregan al mercado en los cuales, salvo excepciones, el

Aunque la minería y el procesamiento de minerales en sí no son exactamente la más 9

productor no tiene control sobre los precios. Así, la única variable sobre la que el productor tiene control son los costos de operación, y la empresa será más competitiva en el mercado de acuerdo a su posición relativa con respecto a los demás productores.

caracterización de sólidos, la operación de reducción de tamaño de chancado, y la clasificación o separación por tamaños asociada a todo proceso de reducción de tamaño.(Fig. N°4)

En este curso se analizarán materias relativas a

Fig. N°1.4 Traslado del mineral

1.2 DEFINICIONES BÁSICAS Mena: Frecuentemente en la naturaleza, un depósito natural se encuentra sometido a la acción de un sin número de fenómenos naturales de tipo climatológico y/o sismológico cuyo efecto en el tiempo es la concentración de la especie mineral. Cuando esta concentración llega a niveles tales que haga económicamente atractivo su recuperación, los depósitos pasan a denominarse mena. La mayor parte de las menas son mezclas de mineral valioso posible de extraer y de material rocoso (de ningún valor comercial). Una mena se describe brevemente como una acumulación de mineral en cantidad suficiente para permitir una extracción económica. El

precio de mercado del metal establece esto como un criterio crítico en la definición y varía de acuerdo a las demandas comerciales. Con el paso del tiempo y el agotamiento del material más rico o más fácilmente accesible, un depósito mineral mejora hasta convertirse en una mena. La Ley (contenido de metal) de la mena triturada y procesado dependerá de varios factores y generalmente las menas de más bajo grado se tratan en las plantas de mayor capacidad que las menas de grado más alto. Los factores que se deben considerar para definir si un depósito de mineral es o no atractiva económicamente para su explotación, se pueden resumir en: Localización y tamaño del depósito.

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Ley de alimentación de la mena, mineralogía y textura de la mena. Aspectos financieros; requisitos de inversión, capital disponible y costos de los préstamos, impuestos y pagos de regalías. Costo de tronadura. Costo de servicios subordinados, tales como suministro de energía, agua, carreteras y disposición de los relaves. Docilidad de la mena para el tratamiento: diagrama de flujo del proceso, costos de operación, ley de concentrados y recuperaciones obtenibles. La demanda y el valor del metal, los precios del concentrado metálico y el valor del concentrado colocado en la mina. El contenido mínimo de metal necesario para que un depósito se califique como una mena (Fig. N°5), varía de un metal a otro de acuerdo a los factores antes mencionados. Con frecuencia las menas se clasifican de acuerdo con la naturaleza del mineral valioso. Así como: Menas nativas, el metal está presente en forma elemental. Menas sulfuradas, contienen el metal en forma de sulfuro (Mo - Fe – CuS – Cu2S – pirita – etc.) Menas oxidadas, el mineral valioso puede estar presente como óxido, sulfato, silicato, carbonato o alguna forma hidratada de los mismos (crisocola) Menas complejas, son aquellas que contienen cantidades aprovechables de más de un mineral valioso (Au – Cu – Ag – Pb)

Menas calcáreas o básicas, ricas en carbonatos (determina la calidad de la ganga) Menas silicias o ácidas, ricas en sílice Menas metálicas, obtención de un metal Menas no metálicas, se usa con fines de material de carga, para obtener diversos productos. Ej.: salitre, yodo, baritina, carbón, arcillas, diatomitas, áridos, etc. Mineral: Por definición los minerales son sustancias inorgánicas naturales que poseen estructura atómica y composición química definida. Muchos minerales presentan isomorfismo, que es la sustitución de átomos dentro de la estructura cristalina por átomos similares sin cambiar la estructura atómica. Los minerales también exhiben polimorfismo, minerales diferentes que tienen la misma composición química, pero propiedades físicas marcadamente diferentes debido a una diferencia en la estructura atómica. Frecuentemente el término mineral (Fig. N°6) se usa en un sentido más extenso para incluir cualquier cosa de valor económico que se extraiga de la tierra. Así la hulla o carbón mineral, yeso, arcilla y granito no entran dentro de las definiciones de minerales, aunque los detalles de su producción generalmente se incluyan dentro de los valores nacionales para la producción mineral por lo expuesto nos referimos a una definición general de mineral que se considera a cualquier material (elemento) de valor económico que se extrae de la tierra.

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Fig. N°1.5 Camión de sondaje

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kilogramos de roca mineralizada hay 1 kilogramo de cobre puro. Ley de mineral: se refiere a la concentración de oro, plata, cobre, estaño, etc., presente en las rocas y en el material mineralizado de un yacimiento. Estéril: Se refiere al material que no tiene cobre. (waste) se refiere al material que no tiene cobre (su ley está bajo la ley de corte), el cual es enviado a botaderos

Fig. N°1.6 Cristales de Mineral Ganga: Comprende a los minerales que acompañan a la mena, pero que no presentan interés minero en el momento de la explotación. Conviene resaltar que minerales considerados como ganga en determinados momentos se han transformado en menas al conocerse alguna aplicación nueva para los mismos. De hecho tales minerales son rocas, material estéril ó ganga las cuales no son homogéneas en su composición física y química, como son los minerales, pero generalmente consisten de una variedad de minerales y forman gran parte de la corteza terrestre. (Gangue): minerales sin valor económico y que acompañan a los que contienen los elementos metálicos que se recuperan en el proceso industrial. Son los minerales, generalmente silicatos, que forman la roca y su alteración (cuarzo, feldespatos, micas, arcillas, etc.), los que ocupan entre el 90 y 95% del volumen total de la roca. Ley: (Ley de cobre) es el porcentaje de cobre que encierra una determinada muestra. Cuando se habla de una ley del 1% significa que en cada 100

Ley de corte o cut-off: Es la concentración mínima que debe tener un elemento en un yacimiento para ser explotable, es decir, la concentración que hace posible pagar los costos de su extracción, tratamiento y comercialización. Es un factor que depende a su vez de otros factores, que pueden no tener nada que ver con la naturaleza del yacimiento, como puede ser su proximidad o lejanía a vías de transporte, avances tecnológicos en la extracción, etc., por ejemplo. Todo el material que tiene un contenido de cobre sobre la ley de corte se clasifica como mineral y es enviado a la planta para ser procesado, en tanto que el resto, que tiene un contenido de cobre más bajo, se considera estéril o lastre y debe ser enviado a botaderos. Yacimiento: Los lugares donde se encuentran las minas de cobre, es decir, un yacimiento de cobre, dependen de los procesos geológicos que han ocurrido en ese lugar. De esta forma, los yacimientos de cobre se relacionan con la presencia de intrusivos, que son rocas ígneas y material magmático que se introdujo a gran temperatura y presión en la corteza terrestre. Estos intrusivos aportan los minerales que contienen a las rocas circundantes, y de acuerdo a las condiciones en que esto ocurre, se tienen dos tipos de material mineralizado: los súlfuros y los óxidos. La presencia de éstos en un yacimiento define dos zonas que tienen características diferentes: la zona de los sulfuros, y la zona de los óxidos, las que a su vez determinan la manera de 13

explotar el mineral: la línea de los óxidos y la línea de los sulfuros. Yacimiento: (ore deposit) masa de roca localizada en la corteza terrestre que contiene uno a varios minerales en cantidad suficiente como para ser extraídos con beneficio económico. Existen yacimientos de diferentes tipos, pero en el caso del cobre, los de mayor volumen corresponden a los denominados pórfidos cupríferos.

1.3 IMPORTANCIA DE LA PREPARACIÓN MECÁNICA DE MINERALES El procesamiento de minerales, o mineralurgía, es la etapa posterior a la extracción de la mena mineral desde la mina, y prepara el material para la extracción de los metales valiosos. Además de regular el tamaño de la mena, separa físicamente los granos de los minerales valiosos de la ganga, para producir una porción enriquecida, o concentrado, y un descarte o cola, conteniendo predominantemente la ganga. Esta concentración o enriquecimiento, reduce considerablemente el volumen de material que debe ser manejado por el metalurgista extractivo, tal que reduce a cantidades económicas las cantidades de energía y reactivos requeridos para producir el metal puro. Esto puede no ser cierto cuando los minerales útiles están finamente diseminados en la roca y la liberación desde la ganga no es posible, debiéndose en algunos casos aplicarse una combinación de técnicas químicas y de procesamiento de minerales. Así las dos operaciones fundamentales de la mineralurgia son: la liberación del mineral valioso de su ganga, y la separación de éstos desde la ganga.

Entonces, las operaciones de preparación de los materiales a tratar en la planta tienen como objetivo general dejar a dichos materiales en condiciones adecuadas para que continúen su tratamiento en la etapa siguiente.(Fig. N°7) Dichas operaciones se aplican en algunos casos a la mena mineral y en otros a los productos intermedios obtenidos; Las más usuales y tradicionales son: Conminución (reducción de tamaño); Clasificación (separación de partículas por tamaños); Desaguado (reducción de la cantidad de agua que acompaña a un sólido). 1.3.1 COSTOS ASOCIADOS A LA PREPARACIÓN MECÁNICA DE MINERALES En la mayoría de los casos, la energía consumida en la fundición o lixiviación directa de menas de baja ley sería tan enorme que haría prohibitivo su explotación por lo que se requiere de la aplicación de los métodos de procesamiento de minerales que permitan reducir los consumos energéticos por un lado y de reactivos por otro. Sin embargo, la energía que se consume en las operaciones de procesamiento de minerales puede ser una proporción considerable de la energía total necesaria para producir el metal primario, especialmente si la mena es de baja ley. Para una mena típica de cobre, conteniendo alrededor de 0,6% de metal, la energía total necesaria para producir el metal primario es 3 alrededor de 33 x 10 KWh por tonelada de metal. Casi un tercio de este requerimiento de energía total es consumida en el molino. Por otra parte, el requerimiento de energía total para el hierro primario desde una mena de 24% de 3 metal es alrededor de 7 x 10 Kwh por tonelada de metal del cual el requerimiento para la molienda que decrece el grado de la mena, el consumo de energía del molino se va

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convirtiendo en el factor más importante para decidir si se desarrolla o no el depósito. Aparte de la economía, el consumo de energía es de la máxima importancia, puesto que, aunque el mundo tiene grandes depósitos de minerales

para satisfacer la demanda de la mayor parte de los metales más comunes, se ha pronosticado que no habrá suficiente energía para producir esos metales.

Fig. N° 1.7 Pala cargando un camión 1.3.2 CAMPO DE LA PREPARACIÓN MECÁNICA DE MINERALES La mena tal como se extrae de la mina o en forma de "mineral en bruto" consiste de minerales metálicos valiosos y de desecho (ganga). El procesamiento de minerales, algunas veces se llama "tratamiento de menas, preparación de minerales o proceso"; se dedica a la extracción del mineral y prepara la mena para la extracción del metal valioso en el caso de las menas metálicas, pero además produce un producto final comercial de los minerales no metálicos y del carbón mineral o de la piedra. Regula el tamaño de la mena ya que es un proceso de separación física de los granos de los

minerales valiosos de los minerales de ganga, para así producir una porción enriquecida, o concentrado, que contiene la mayor parte de los minerales valiosos y una descarga o colas, compuestos predominantemente de los minerales de ganga. Esta concentración o proceso de enriquecimiento, reduce considerablemente el volumen de material que debe manejar la metalurgia extractiva, reduciendo así a niveles económicos las cantidades de energía y reactivos que se necesitan para producir el metal puro. Se ha pronosticado que la importancia del procesamiento de minerales de las menas metálicas puede declinar a medida que se constituyan los procesos físicos que se utilizan en la actualidad por las vías hidrometalúrgica y pirometalúrgica que emplea la metalurgia 15

extractiva, porque se obtienen recuperaciones más altas con algunos métodos químicos. Esto se aplica ciertamente cuando el mineral útil esté finamente diseminado en la mena y no sea posible la liberación adecuada de la ganga, en cuyo caso una combinación de técnicas químicas y de procesamiento de minerales puede ser ventajosa. Si la mena contiene cantidades costeables de más de un mineral valioso, la finalidad del procesamiento de minerales, por lo general es separarlos; similarmente si están presentes minerales indeseables, que pueden inferir con los procesos subsecuentes, es necesario extraer los minerales en la etapa de separación. En el procesamiento de minerales hay dos operaciones fundamentales principalmente la liberación o desprendimiento de los minerales valiosos de los minerales de desecho o ganga y la separación de los minerales valiosos de la ganga; este último proceso se conoce como concentración. La separación de los minerales valiosos de la ganga se realiza por medio de la reducción de tamaño o conminución lo cual implica trituración y si es necesario, molienda, hasta un tamaño de partícula tal que el producto sea una mezcla de partículas de mineral y de ganga relativamente limpias. El grado correcto de liberación es la clave para el éxito en el procesamiento de minerales. El mineral valioso debe estar libre de ganga, pero sólo apenas libre. Un proceso que sobremuele la mena es dañino, puesto que consume energía innecesariamente en la molienda y hace más difícil alcanzar una recuperación eficiente. Es tan importante evitar la sobremolienda, que, como se verá más adelante, algunas menas se reducen hasta un tamaño más grueso que su tamaño de liberación antes de la concentración inicial. Después que los minerales han sido liberados de la ganga, la mena se somete a algún proceso de concentración que separa los minerales en dos o más productos. La separación por lo general se

logra utilizando alguna diferencia específica en las propiedades físicas o químicas entre el mineral valioso y los minerales de ganga en la mena. Las dos operaciones primarias en el procesamiento de minerales son la reducción de tamaño y concentración, pero muchas otras operaciones importantes están implicadas y entre ellas está la clasificación por tamaños de la mena en las diferentes etapas del tratamiento, mediante el uso de cribas y clasificadores y el desaguado de las pulpas minerales, usando espesadores, filtros y secadores. 1.3.3 EFICIENCIA EN LAS OPERACIONES DE PREPARACIÓN MECÁNICA DE MINERALES. 1.3.3.1 LIBERACIÓN. Uno de los principales objetivos de la conminución es permitir la liberación o desprendimiento de los minerales valiosos para separarlos de los minerales de ganga asociados en el tamaño de partícula más grueso posible. Si se logra dicho propósito, entonces no solamente se ahorra energía por la reducción de la cantidad de finos que se produce, sino que cualquier etapa de separación subsecuente se facilita, resultando más económica la operación. Si se requieren productos sólidos de alta ley, entonces es indispensable una buena liberación; sin embargo, para los procesos hidrometalúrgicos subsecuentes, como la lixiviación, únicamente se requiere exponer el mineral deseado. En la práctica rara vez se logra una liberación completa, aún si la mena se muele hasta obtener el tamaño de grano de las partículas del mineral deseado. Puede darse que existan partículas de mineral atrapadas por la ganga: mixtos o middlings, en los cuales solo es posible liberar la partícula moliendo extremadamente fino. El grado de liberación (Fig. N°8) se refiere al porcentaje de mineral que existe como partículas libres en la mena en relación al contenido total. 16

En caso que se produzcan middlings, el grado de liberación es bajo. En la práctica, las menas se muelen a un grado de molienda óptimo económico, determinado por pruebas de laboratorio y a escala de planta de piloto. Así, el proceso de concentración se diseña para producir un concentrado que consiste predominantemente de mineral valioso, con una ley aceptable de entrelazamiento con los minerales de la ganga y una fracción de mixtos, la cual requiere una molienda adicional para facilitar la liberación de los minerales. Las colas están compuestas principalmente de minerales de ganga.

Durante la molienda de una mena de baja ley frecuentemente la masa de los minerales de la ganga se libera a un tamaño relativamente grueso. En ciertas circunstancias resulta económico moler a un tamaño mucho más grueso que el óptimo, para que en el proceso subsiguiente de concentración se produzca una fracción grande de middlings y de colas, de tal forma que se puedan descartar a un tamaño de grano grueso. Entonces la fracción de los middlings se muele de nuevo para producir una alimentación al proceso de concentración final.

Figura N° 1.8: Liberación del mineral útil de la ganga.

1.3.3.2 CONCENTRACIÓN

El objetivo del procesamiento de minerales, sin considerar los métodos usados, siempre es el

17

mismo, o sea, separar los minerales en dos o más productos con los minerales valiosos en los concentrados, la ganga en las colas y las partículas mixtas en los middlings. Por supuesto tales operaciones nunca son perfectas, así que gran parte de los middlings producidos son de hecho, partículas fuera de lugar , es decir, partículas que idealmente se debieron incorporar al concentrado o las colas.(Fig. N°9) Muchas veces esto es particularmente serio cuando se trata de partículas ultrafinas, donde la eficiencia de la separación generalmente es baja. En tales caso, las partículas finas de mineral valioso libre frecuentemente se concentran en los middlings y las colas. Algunos índice utilizados en la evaluación de un proceso de concentración son los siguientes : Recuperación Metalúrgica: Se refiere al porcentaje de metal total contenido en la mena que se recupera en el concentrado.  Cc   a t *c R  * 100     Aa   c  t *a

(1)

Recuperación en Peso: Razón del peso del concentrado al peso de alimentación C (2) Rp    * 100  A Razón de concentración: Es la relación del peso de la alimentación al peso de los concentrado A  ct  (3) Rc     C at  Razón de Enriquecimiento: Es la relación del grado del concentrado al grado de las cabezas y además está relacionada con la eficiencia del proceso. c Re  (4) a

Donde: A= .Flujo de sólido seco de alimentación. C= .Flujo de sólido seco del concentrado. T= .Flujo de sólido seco de relave o cola. a, c, t = Ley de especie útil en alimentación, concentrado y cola respectivamente.

18

Fig. N° 1.9 Compañía Minera Casale

19

CAPITULO 2: CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE MUESTREO. 2.1.- INTRODUCCIÓN Las materias primas tratadas normalmente por cualquier proceso son complejas, tanto física, química como mineralógicamente, y altamente variables, aún cuando sean de la misma fuente. Si se pretende, entonces, obtener una muestra, operación que llamaremos muestreo, y su posterior preparación, con fines de evaluar la eficiencia del proceso, realizar experimentación o control de calidad, se entiende que estas operaciones deben ser realizadas con las mayores precauciones posibles, de modo que la muestra en cuestión, represente lo más fielmente posible al lote de donde proviene. La importancia económica de una muestra no está relacionada con su valor material, sino que a su valor como muestra, es decir, a su representatividad. Al tomar una muestra, debe tenerse muy en cuenta el estado del material. El operador debe formularse las siguientes preguntas, contestarlas y después decidir el número de porciones y el sitio en que las tomará, para formar la muestra bruta:

Si se ha transportado el material ¿se ha producido alguna separación durante el transporte?. Cuando el material es pulpa ¿existe tendencia a la decantación?. Los principales problemas de muestreo se encuentran cuando se trata de materiales sólidos, casi siempre heterogéneos por naturaleza. Sólo los materiales homogéneos, de los que existen pocos en la práctica, permiten preparar muestras al azar y obtener una muestra representativa, sin problemas. El muestreo se ha definido entonces (Taggart) como la operación de extraer, una parte conveniente en tamaño, desde un total que es mucho más grande, en tal forma que las proporciones y distribución de las calidades a ser muestreadas (por ejemplo gravedad específica, contenido del metal de interés, distribución mineralógica, etc.) sean los mismos en ambas partes". Estas condiciones no son nunca completamente satisfechas cuando se trata de mezclas de minerales muy heterogéneos, y lo que se hace es establecer procedimientos (principios y técnicas), de modo de minimizar esas diferencias.

2.2 FUNDAMENTOS MUESTREO

DEL

2.2.1.-DEFINICIONES BÁSICAS EN TEORÍA DE MUESTREO

¿Es la capa superficial idéntica al material que está debajo, o ha cambiado debido a su exposición a los agentes atmosféricos, o a alguna condición externa?.

Muestreo: Se denomina así a la obtención de una posible fracción pequeña, lo más representativa posible de un total de mineral que interesa analizar.

¿Se ha producido alguna separación de partícula gruesas y finas o de materiales de diferentes densidades?.

En las menas minerales es difícil realizar un muestreo perfecto, debido a la escasa homogeneidad del mineral y otros factores básicos como Granulometría, Diseminación, Lev del mineral. Así por ejemplo, para la muestra de gramos, con tamaño granular de 100 μm bastará

20

una muestra de 2 gramos. En cambio para minerales de tamaño granular de 10 cm., se necesitará como mínimo unas 2 toneladas de muestras. Cargamento: Es la cantidad de mineral entregado en una sola partida. El cargamento puede consistir en uno o más lotes o partes de lotes. Lote: Es la cantidad definida de mineral, cuya calidad se presume uniforme Incremento: Es una cantidad de material a tomar del universo o parte de éste, mediante un aparato de muestreo, con el propósito de determinar su calidad. Sub - muestra: Es la cantidad de mineral que corresponde a varios incrementos. Muestra Bruta: Es la cantidad de material, la cual está constituida por todos los incrementos o submuestras tomadas del universo a estudiar (cargamento o lote). Muestra Reducida: Es la muestra obtenida, a partir de la muestra bruta, por el método de reducción, después de haber obtenido una muestra para análisis de granulometría, en los casos en que esto fuera necesario. Muestra Final: Es la muestra reducida u obtenida de la muestra reducida , para determinación de contenido de humedad, composición química , composición mineralógica que se prepara de cada incremento , de cada submuestra o de la muestra bruta. De acuerdo con el método especificado, también puede servir como duplicado para determinación granulométrica. Muestra para granulometría: Es la muestra obtenida de la muestra Bruta y destinada a la determinación granulométrica del cargamento o lote. Muestra para Humedad: Es la muestra obtenida de la Muestra Final para la

determinación de contenido de humedad del cargamento o Lote. Muestra para Análisis Químico: Es la muestra obtenida de la Muestra Final, para la determinación de la composición química del cargamento o Lote. Análisis Granulométrico: Es el análisis que se le hace a un material para conocer su distribución de tamaño, pasándolo por distintos tamices y expresando el peso de material atrapado en cada malla como porcentaje parcial, referido al total de material usado para el ensayo. Error: Es la diferencia entre un valor medido y el valor verdadero o de referencia conocido. Coeficiente de Variación: Se define como el cuociente entre la desviación estándar y la media multiplicada por 100. Precisión: Es la dispersión del error de distribución, definido como más menos dos veces la desviación estándar total del sistema de muestreo . Desvío o Sesgo: Es la diferencia entre el valor medido y valor promedio verdadero del lote en estudio. Línea de Seguridad: Es una curva que representa la correlación entre el tamaño de partícula y el peso de la muestra y sirve para definir el esquema de preparación de muestras (reducción de tamaño, cuarteos, etc. ) Tamiz: Es un harnero que tiene mallas con diferentes aberturas y espesor de alambres que la conforman. Las diferentes aberturas de los tamices son identificados por un número dado por el fabricante (Tyler), que representa el número de hoyos por pulgada lineal que tiene la malla. Cortador de Muestras: Dispositivo electromecánico que en forma automática toma incrementos, ya sea de un flujo de solución 21

(electrolito) o de mineral durante el traspaso o caída desde correas transportadoras. Pala JIS: Es un pala metálica que se utiliza para tomar incrementos de muestras, cuyas medidas y formas dependen del tamaño de partículas a muestrear y del muestreo si es primario o secundario (reducción por incrementos) respectivamente. Esta pala fue desarrollada por Japanese International Standard (JIS). Cuarteador: Es un dispositivo mecánico que posee canales (ranuras), sobre el cual se pasan las muestras con el fin de homogeneizarlas y/o reducirlas en dos submuestras iguales. La selección del Cuarteador apropiado dependerá del tamaño máximo de partículas, correspondiéndole un número de abertura y ancho del cortador determinado por la Norma JIS. 2.2.2 TIPOS DE MUESTREO: a.- Muestreo al azar: Es aquel en que todas las unidades que componen el material (sólidolíquido) a estudiar, tienen la misma probabilidad de ser tomadas como incremento de la muestra que represente el material. Una de las mayores dificultades en el muestreo al azar es efectuar un verdadero muestreo al azar, por ejemplo si se muestrea una pila de mineral tomando incrementos de todo el entorno, éste no constituye un verdadero muestreo debido a que no se ha tenido acceso al interior de la pila. El muestreo al azar se emplea generalmente cuando hay poca información del material en observación o cuando se controlan productos manufacturados. En la práctica cuando se elige un muestreo al azar, al final se trabaja con un muestreo sistemático, esto porque en el muestreo se desea cubrir todo el material y por ello se requiere subdividirlo en áreas iguales de las cuales se selecciona un incremento. La desviación estándar del error de muestreo Ss para un

muestreo al azar o sistemático de un material, está dado por.

Ss 

S n

Donde: s = es la variabilidad verdadera del material expresado como desviación estándar. n = Es en número de incrementos tomados para un muestreo simple. b.- Muestreo Sistemático: En este tipo de muestreo los incrementos son colectados a intervalos regulares, en términos de masa , tiempo o espacio definidos de antemano . La primera muestra debe sacarse al tiempo o punto seleccionado al azar dentro del primer intervalo del muestreo. c.- Muestreo Estratificado: El muestreo Estratificado es una importante extensión del muestreo sistemático que involucra la división de una consignación en grupos. Los subgrupos usualmente son muestreados en proporción a sus pesos. Esto es usado particularmente si una consignación está constituida por diferentes materiales los cuales no son fácilmente mezclables o si hay entre ellos una diferencia en las concentraciones o tamaños. d.- Muestreo en dos etapas: La técnica de muestreo en dos etapas es muy usada para grandes consignaciones de material cuyo valor no justifica un exhaustivo muestreo estratificado. El muestreo en dos etapas consiste primeramente en subdividir una consignación en varias partes, luego se efectúa un muestreo al azar en dos etapas, la primera de ellas consiste en seleccionar al azar las unidades primarias de muestreo y en la segunda etapa se procede a tomar incrementos al azar de dichas unidades seleccionadas. Ejemplo: si una consignación consiste en 20 vagones de ferrocarril que transportan carbón, dicho convoy podrá ser muestreado seleccionando 5 vagones al azar de los cuales se 22

obtendrán los respectivos incrementos también al azar. e.- Muestreo Secuencial: Se emplea habitualmente esta técnica de muestreo cuando se desea conocer el cumplimiento de un material frente a una prueba específica, expresándose el resultado en términos de defectuoso o no defectuosos. En la literatura se pueden encontrar esquemas de muestreo Secuencial específicos para ciertos materiales, conocidos como planes de muestreo.

2.3. ANTECEDENTES PRELIMINARES SOBRE MUESTREO Y JUSTIFICACIÓN DE UN PROGRAMA DE MUESTREO Las menas, al ingreso a la planta de proceso, poseen ciertas características físicas y químicas, que definen la rentabilidad económica de sus respectivos tratamientos. En el proceso mismo, estas propiedades se modifican, de modo de alcanzar los objetivos que se persiguen. Debido a esto, se hace necesario conocer las propiedades que van adquiriendo los distintos flujos. Puesto que las masas que se procesan son del orden de t/día, la determinación de tales propiedades, se hace imposible hacerla de modo directo, de tal suerte que es necesario separar, sistemáticamente, pequeñas porciones de cada línea de flujo, las que se van acumulando en el tiempo. Estas porciones reciben el nombre de muestras, y se supone que ellas representan, en cuanto a dichas propiedades, al total de la masa que estaba involucrada en el flujo en cuestión. Para realizar estas operaciones, existen dispositivos llamados cortadores o muestreadores, que realizan este tipo de operación de manera sistemática. Cuando se combinan varias muestras, para obtener otra, como en el caso detallado

anteriormente, a esta última se le llama compuesta o compósito, y por supuesto, cada una de ellas debe poseer las mismas características. Como en la práctica nunca se consiguen las condiciones ideales, se ha estudiado con mucha extensión la teoría del muestreo, y se han empleado los métodos estadísticos para ayudar a la formulación de reglas de toma de muestras, que tengan en cuenta las características del material muestreado, y las condiciones exigidas para cumplir los objetivos para los que se obtuvo la muestra. Dada las condiciones indicadas más arriba, el muestreo es una labor de CONTROL DE CALIDAD, que permite conocer "que está pasando en el proceso", o la "calidad final de productos, subproductos o productos intermedios", con el propósito de efectuar los controles operacionales adecuados que permitan optimizar los procesos en forma técnica y económica.

2.4.-CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE TEORÍA DE LOS ERRORES 2.4.1.- TIPOS DE ERRORES. Los tipos de errores que se presentan más comúnmente en el manejo de materiales son: Error de muestreo: Se relaciona con la toma de muestras. Error de preparación: Se relaciona con la reducción y refinación de la muestra, para posterior análisis o medición de alguna propiedad. Error de determinación: Es el error que se relaciona con el método de determinación usado.

23

Precisión: Es la dispersión del error de distribución, definido como más menos dos veces la desviación estándar total del sistema de muestreo. Desvío o sesgo: Es la diferencia entre el valor medido y el valor promedio verdadero del lote en estudio. El análisis de la existencia del desvío se evalúa mediante un test estadístico llamado test "t" de Student. En términos estadísticos se puede decir, en general, que hay tres medidas de la variabilidad o dispersión de una muestra: rango, desviación media y desviación estándar. Rango: es la diferencia que existe entre el valor mayor y el menor, de un conjunto de datos, y da el espectro donde es posible encontrar los datos. No es una herramienta muy útil, ya que ignora toda la información en los valores intermedios, y aunque se usa para muestras pequeñas, pierde valor a medida que aumenta el número de observaciones. Desviación media: es el promedio de las diferencias absolutas, y se define por la ecuación:

2

La Varianza de una población, en cambio, se designa por el símbolo 2, y se define como la suma de los cuadrados de las desviaciones de las observaciones individuales con respecto al medio aritmético de la población  , dividido por el número total de observaciones de la población. O sea: n

x 

2  i1

2

i

n

Desviación estándar: Es la medida de la dispersión más importante. Se define como la raíz cuadrada, positiva, de la Varianza. La desviación estándar de una muestra se define por s, y es igual a:     xi  x     s  i1 n 1 n



n

DM 

    xi  x    S 2  i1 n 1 n

 xi  x i1

2

n



Con x promedio aritmético de las n mediciones efectuadas, y cada término del numerador se llama residuo. Al respecto, si los residuos son pequeños, DM será también pequeño, y la medidas se dirán precisas. Sin embargo, en el caso en que el promedio no sea el valor verdadero, dichos valores no serán exactos. Varianza: La Varianza de una muestra se define como la suma de los cuadrados de las desviaciones de las observaciones individuales del promedio aritmético de las muestras, dividido por el número total de las muestras menos uno.

Desviación estándar de la población: Se designa por , y se define como: n



x   i 1

2

i

n

Los valores de  y de s proporcionan medidas numéricas del grado de dispersión de una distribución. En el caso de medidas repetitivas de una misma propiedad, representan medidas cuantitativas del grado de precisión, o reproducibilidad de las medidas de la población.

24

La desviación estándar de la muestra, s, se aproxima a la desviación estándar de la población, , a medida que el número de muestras crece. Los valores de x y de s, se usan como estimadores de  y . La curva de distribución normal es una de las más importantes distribuciones de frecuencia. Su gráfica es una curva simétrica acampanada, en que el área bajo la curva representa la probabilidad de que la variable x tome valores entre ciertos intervalos. Generalmente, la distribución de errores se puede representar por una distribución Normal. La distribución normal es más fácilmente representada en una forma normalizada, definiendo una nueva variable:

   x    x  x z       s    _

Con esta definición, si x es una variable aleatoria distribuida normalmente, con media  y desviación estándar  , z está distribuido normalmente, con media igual a cero y 2 igual a uno. De esta forma el área total bajo la curva, entre menos infinito y más infinito, será igual a 1. En este caso:

Zf zdz  

Donde z es el valor de z correspondiente a alguna fracción, , de el área total, fuera del valor dado de z ( estos valores se encuentran tabulados ). Por ejemplo z = 0,  = 0,5, y cuando z = 1, lo que corresponde a x- =, =0,1587. Si se quiere conocer que fracción de área está fuera de los límites x- y x+, esto es, más o menos una desviación estándar, ésta es 2*0,1587 = 0,3174. Puesto que el total del área es igual a uno, el área bajo la curva dentro de los límites 

es 0,6826, o lo que es lo mismo, el 68,3 % de todos los valores de x estarán dentro del rango señalado. Algunas veces se hace referencia al error probable, p. Este corresponde a los límites de x tal que el 50 % de la población de x están dentro de estos límites, correspondiendo a la situación en que  = 0,25. Esto es, refiriéndose a la tabla, a valores de z entre 0,67 y 0,68, y por interpolación, se encuentra z = 0,6745. Puesto que: _

x x  0,6745 z s _   p    x  x   0,6745 s   2.4.2. CIFRAS SIGNIFICATIVAS EN MEDICIONES INDUSTRIALES El número de datos en cualquier valor, no es nunca exacto, debido a que la medición, la que se hace por comparación con una unidad estándar, es solamente tan exacta como el aparato utilizado para medir. Por ejemplo, para medir la longitud de un objeto con una regla, la que tiene divisiones de 1 mm, es posible medir la longitud dentro de 1 mm correctamente, y estimar las mediciones en 0,1 mm. Así, si la medida fue 136,1 mm, todos los números podrían ser significativos. Si la longitud fue informada como 136,1352 mm, las últimas tres cifras podrían no tener ninguna significancia. Los dígitos que pueden ser medidos con certeza, y la primera (solamente la primera) cifra dudosa constituyen las cifras significativas de un número. Mientras más grande es el número de cifras significativas, más exacta es la medición. Con respecto a los ceros, se establece que solo los ceros que preceden un número no son parte de las cifras significativas. Los ceros que siguen a un número, pueden tener significancia en dos casos: Si ellos están contenidos en la parte decimal de un número, como por ejemplo 3,70; el

25

número tiene significancia hasta el nivel del cero, y en este caso la primera cifra dudosa ( y por lo tanto el último dato significativo) es el nivel 0,01. Se debe tener cuidado de no poner ceros extras, cuando ellos no son significativos. La otra situación es cuando ellos preceden un punto decimal. Desgraciadamente, a menudo, no hay forma de decir si ellos son sólo para poner el punto decimal, o si ellos son significativos. Por ejemplo 9100 es lo mismo que 9100.. En el último caso, se deduce que hay cuatro cifras significativas, pero esto es aún ambiguo. Es mejor, en estos casos, escribir el número en forma exponencial, por ejemplo 9,1*103, en cuyo caso se indica claramente que el número tiene dos cifras significativas. Si se escribe 9,100*103 se indican cuatro cifras significativas. Cuando se realizan cálculos aritméticos, es mejor retener un dígito más allá de la menor cifra significativa en cada número, y realizar los cálculos usando esos dígitos, para asegurar que la menor cifra significativa, en la respuesta final, no sea alterada. Estos datos se obtienen redondeando solamente la respuesta final. Las reglas de redondeo son simples: partiendo con el dígito en el extremo derecho, si es mayor que o igual a cinco, extraer el número y aumentar el dígito inmediatamente a la izquierda en una unidad. Si es menor que cinco, sacar el último número. Ejemplo: Calcule el promedio entre tres números: 23,05; 23,07 y 23,07. El promedio es: 69,19/3= 23,06333. Si el número será usado en cálculos adicionales, se debería redondear con el número de mínimo de cifras significativas que tenga el conjunto original, más una. Esto es 23,063. Si no es así, sería 23,06. Notar que el denominador es en realidad 3,000000......, debido a que es exactamente tres. De este modo, el menor

número de cifras significativas está en los números mismos. 2.4.3. PROPAGACIÓN ERRORES.

DE

Generalmente, los datos experimentales son usados para realizar cálculos adicionales, por ejemplo balances metalúrgicos, que se obtienen combinando flujos, análisis químicos, etc. La exactitud de los resultados final estará influenciada por la exactitud de las mediciones hechas. Si sucede que una de las mediciones está sometida a mucho mayor error que las otras, tendrá un efecto preponderante en determinar la exactitud del resultado final. Sin embargo, si los errores relativos de las cantidades medidas son del mismo orden de magnitud, se deberán considerar todos los errores introducidos en las medidas. Para tratar de mejorar la exactitud de una determinación dada, es importante mejorar la medida de menor exactitud. 2.4.3.1. PROPAGACIÓN ERRORES MÁXIMOS

DE

Un método simple y útil para calcular el error experimental en el resultado final, es calcular el error máximo que se podría obtener, si los errores en todas las cantidades medidas tuvieran sus máximos valores, y estuvieran en tal forma que todos afectaran el resultado final en la misma dirección. Es poco probable que todos los errores se combinaran en esta forma, ya que generalmente los errores se compensan en alguna medida, pero es útil conocer el máximo valor del error que podría tener en un caso desfavorable. Cuando los errores son pequeños, digamos un porcentaje bajo, se aplican los siguientes métodos, basados en el cálculo diferencial. Suma y resta : Si el resultado final es la suma o diferencia de diferentes cantidades, el máximo error es la suma de los valores absolutos de los errores máximos en las cantidades medidas. En efecto, si : u = x + y

26

du  dx  dy

produce un concentrado de 72,5 %, y un relave de 0,05 % de Pb.

y en términos de incrementos finitos:

u  x  y

Multiplicación y división: El máximo error en un producto o cuociente, es igual a la suma de los porcentajes de error en las cantidades medidas. En efecto, si

u = xy

Si el error en el análisis del concentrado es 1 %, y en el de relaves de 0,3 %, pero sin error en el tonelaje, los resultados serían 25,8 t, en vez de 25; y 93,3 % de recuperación, en lugar de 92,9 %.

du  xdx  ydy du dy dx   u y x

o

u y x   u y x

Con u /u expresado en fracción o porcentaje. 2.4.3.2. PROPAGACIÓN ERRORES PROBABLES.

DE

En un resultado, es posible calcular el error probable, si los errores probables de las cantidades medidas son conocidos. Tal cálculo es un poco más complicado que el cálculo de los errores máximos. Si u es una función de las variables independientes x, y, z,..., el error probable p en u será: 2

p

2

Los cálculos conducen a: 6, 5  0, 5  25t . C  300 72, 5  0, 5 72, 5( 6, 5  0, 5)  92, 9% Pb R  100 6, 5( 72 , 5  0, 5)

2.5 TEORÍA Y PRÁCTICA DEL MUESTREO INCREMENTAL. 2.5.1 CONSIDERACIONES EN LA APLICACIÓN DE UN SISTEMA DE MUESTREO. La adecuada aplicación de un sistema de muestreo, debe considerar los métodos de correcto uso de los equipos de muestreo, y también la cantidad de muestra a colectar. Las etapas preliminares en la definición de un sistema de muestreo son:

2

 u   u   u     p 2 x     p 2 y     p 2 z   x y z         

Donde px, es el probable error en x, etc.. Los efectos de errores en balances de materia, que involucran una gran cantidad de información, no son fácilmente determinados debido a la complejidad de las interacciones de los errores. Los errores finales de estos balances, solo podrían ser encontrados por un análisis de sensibilidad de los resultados, a los valores usados para los parámetros individuales en la ecuación. Como ejemplo, consideremos la concentración de un mineral de Pb, con 6,5 % Pb en la alimentación. La planta trata 300 tpd, y

Definir el objetivo del muestreo. Especificar los materiales a ser muestreados en términos de cantidades de flujo y estimación del rango de los parámetros de calidad de los materiales que fluyen. Establecer la cantidad de muestra necesaria para alcanzar la precisión deseada de las determinaciones para establecer los parámetros de calidad de los materiales a ser muestreados. Proponer los equipos para obtener una muestra primaria de acuerdo a los objetivos de representatividad sin introducir sesgo.

27

Examinar posibles requerimientos para reducir en volumen la muestra primaria a través de etapas adicionales consistentes en cantidad y tamaño, y diseñar el sistema de manejo de los materiales para realizar las operaciones deseadas. Debido a la variabilidad, característica de las muestras minerales, en el muestreo discreto de rocas, que cada una de ellas tiene propiedades diferentes. Las variaciones entre fragmentos individuales se incrementan a medida que el tamaño de partícula disminuye, ya que se alcanza mayor grado de liberación. Sin embargo, las variaciones entre muestras compuestas de varias partículas, tiende a disminuir a medida que el tamaño de la muestra aumenta. Estas variaciones se pueden disminuir, a cualquier valor, tomando tamaños de muestra cada vez más grandes. Sin embargo, se debe considerar que el manejo de muestras cada vez más grande, es más caro. Se tiene entonces que: El tamaño de muestra está relacionado a las variaciones entre muestras.

2.5.2.- MUESTREO INCREMENTAL. El muestreo incremental se refiere a procedimientos para colectar muestras por métodos periódicos. Esto se puede aplicar a correas transportadoras, tuberías o canaletas de pulpa u otros sistemas de transporte de sólidos o pulpa. La teoría se basa en que todo el flujo está disponible para colectar la muestra, en un intervalo dado de tiempo. Esto se logra generalmente en la descarga del sistema de transporte. El muestreo incremental es también llamado muestreo estratificado, ya que a lo largo del sistema de transporte se producen variaciones de calidad. La teoría del muestreo incremental debe, entonces, resolver el problema de cantidad de muestra y el intervalo de tiempo entre incrementos, para que la muestra sea representativa.

Para observar las variaciones en un caso específico, es necesario comparar muestras del mismo peso.

Según Pierre Gy, el peso mínimo de muestra idealizado, Ws, tomando en cuenta sólo los errores debido al muestreo, posee un error dado por:

Para obtener una variación específica entre muestras, se puede fijar el tamaño de la muestra y variar el número de muestras, o fijar el número de muestras y variar el tamaño de la muestra.

 1 1      Ws Wl

El tamaño de la muestra está determinado por la abundancia del mineral. Si la razón entre el tamaño de grano de la especie mineral en la roca y el tamaño de ésta es pequeña, la muestra debiera ser más grande, para una más exacta caracterización. Para minimizar el tamaño de la muestra, es preferible muestrear partículas pequeñas, en lugar de partículas grandes, ya que es posible encontrar un mayor número de partículas pequeñas, en un volumen dado de muestra.

  1  Al     Al

   1  Al  a m  Al a g  fgbd 3  

con:  = Varianza del error. Ws = Peso de la muestra. Wl = Peso del lote. Al = Fracción en peso del mineral en el lote. am = densidad del mineral. ag = densidad de la ganga. f = factor adimensional relacionado a la forma de las partículas. Varía entre 0 y 1; siendo su valor medio 0,5 para minerales típicos, y de 0,2 para metales preciosos.

28

b = Factor adimensional relacionado a la liberación del mineral. Varía entre 0 y 1 de acuerdo a la razón de d al tamaño de liberación de los granos de mineral, db. Es una medida de la dispersión, y se selecciona de la siguiente tabla:

g = Factor adimensional relacionado a la distribución de tamaños. Varía entre 0 y 1, con valores de 0,25 para rangos usuales de tamaño en materiales no clasificados finos. Para materiales clasificados toma los valores de 0,5 o mayores.

Factor de liberación 0.8 0.4 d/db 1 4 Alimentación y Concentrados Heterogéneos Colas

0.2 0.1 10 40 Homogéneos Heterogéneos

0.05 100

0.02

Homogéneos

d = es el tamaño máximo de la partícula, y representa el tamaño que pasa el 95 %.

m  kd n

De estas consideraciones, se puede establecer que la masa de muestra está relacionada con el tamaño de partícula por la expresión simplificada:

Donde los parámetros k y n son parámetros empíricos, y cuya representación conduce a un gráfico log-log peso de muestra tamaño máximo de partícula, con los valores particulares dados en la tabla siguiente:

Nº 1 2 3 4 5 6

k 30000 3000 1000 9 1100 3500

n 2 2 2 1,5 2,13 1,8

Tipo de mineral. Oro Plata Baja ley, distribución uniforme Metales base, alta ley Metales base, baja ley y composición variable Ley media, distribución variable.

De acuerdo a estas consideraciones, el número mínimo de incrementos, requeridos para formar una muestra, expresada en función de la variabilidad, desviación estándar del material y error aceptable, se puede calcular como:

N xx

 K     E 

2

 = desviación estándar de la media. K = Nº, desde la tabla siguiente, correspondiente al nivel dado de confianza. E = Error permisible.

Donde: N = Número de muestras requerida XX =Nivel dado de confianza.

29

Nivel de confianza y factor K. Nivel de confianza Factor K 99.73 3.000 99.00 2.580 98.00 2.330 96.00 2.050 95.45 2.000 95.00 1.960 90.00 1.645 85.00 1.439 80.00 1.280 68.27 1.000 Cuando la variabilidad del material o lote a ser muestreado, es desconocida, debe hacerse una estimación de su variabilidad. De un gráfico de distribución normal, se puede establecer que el rango total representa una banda de 6 desviaciones estándar, con valores extremos escasos. Si desestimamos esos valores extremos, la banda puede estar representada por 4 desviaciones estándar. Así:

 

rango 4

Donde el número 4, corresponde aproximadamente a un nivel de confianza de 95 %. Consideraciones generales en el diseño de los cortadores: Para obtener una muestra representativa, el cortador debe: Dar a cada partícula desde el flujo principal, igual oportunidad de ser muestreada. Atravesar el flujo completo, en un ángulo recto al flujo. Viajar a través del flujo, a una velocidad linear constante. La distancia entre las hojas del cortador, para muestrear material particulado, se establece en tres (3) veces el diámetro de la partícula más grande. Para muestrear pulpa, de tamaño 6 mallas

o más fino, la abertura mínima es de 3/8" (0,95 cm). Las hojas del cortador (de un material resistente a la abrasión y corrosión) están fijas al cortador, formando un ángulo de 45 o 60 grados con respecto al cuerpo del cortador. La velocidad del cortador, generalmente se ajusta en 18"/segundo. La cantidad de flujo muestreado depende entonces del flujo de material a muestrear, abertura del cortador y su velocidad, y está dado por: P W Q S Con: Q = muestra por corte, en galones o libras. P = Flujo de material, en galones o libras por segundo. W = Abertura del cortador, en pulgadas. S = Velocidad del cortador, en pulgadas por segundo. Debido a las fluctuaciones en los materiales a ser muestreados, se recomienda extraer muestras cada 5 a 20 minutos, para que la muestra represente todas estas variaciones. Son comunes también, las velocidades de un corte por minuto. También, y debido a los grandes tonelajes a ser muestreados, los cortadores primarios colectan una muestra muy grande, la que debe someterse a muestreadores secundarios y terciarios, hasta que se obtenga una muestra razonable y, a menudo, se establecen estapas de reducción de tamaño (chancado) entre etapas de muestreo, dependiendo del propósito del muestreo.

2.6.TÉCNICAS DE MUESTREO. 2.6.1 PRELIMINARES MUESTREO.

30

ANTECEDENTES SOBRE

Las operaciones de muestreo, indispensables para el control metalúrgico de todo proceso de concentración de minerales, la importancia fundamental en determinar la eficiencia del sistema, pertenece al ámbito del control de calidad de la industria minera.

Una de las ventajas de un muestreo bien aplicado a un lote de gran tamaño, es la rapidez con que se obtienen las características del lote en análisis y la gran economía en la obtención de los productos del análisis de una pequeña muestra de masa.

Aunque por mucho tiempo, ha sido considerado como simple operación técnica de manipulación, en verdad, su deficiente aplicación, sólo alcanza pérdidas de tiempo, errores de información y grandes pérdidas económicas para la dirección de la empresa.

Puesto que la muestra final se ha de utilizar en la mayor parte de los casos para hacer pruebas o ensayos, cuyos resultados decidirán el uso que se dará a toda la masa de material, es evidente que " están justificadas todas las precauciones " que contribuyan a hacer que la muestra en cuestión represente lo mejor posible a aquella.

En este capitulo, se presenta información sobre las técnicas más comunes del muestreo industrial y de laboratorio, señalándose la importancia de considerar características básicas de esta operación: Toma de la muestra. Preparación de la muestra Análisis de la característica en cuestión. Se debe tener presente que aunque muy bien realizado un análisis o una prueba, será nula si la muestra no se ha tomado o preparado bien. De allí, la importancia de considerar el muestreo como la operación de la mayor relevancia para el funcionamiento eficiente del proceso industrial. 2.6.2 CARACTERISTICAS MUESTREO.

DEL

En un material heterogéneo, al tratar de obtener una muestra " totalmente representativa" en cuanto a todas sus características consideradas en el análisis, es muy difícil de lograrlo. En cambio, sólo los materiales homogéneos, permiten con facilidad la obtención de una muestra totalmente representativa. Existe una gran gama de errores prácticos que deben ser considerados en un muestreo correcto; para ser minimizados al máximo estos errores, se debe tener en cuenta ciertas consideraciones.

Cualquier instrucción que se dé tiene objeto suplementar la experiencia del que prepare las muestras y guiarle en la elección de los métodos aplicables. Al tomar una muestra bruta, debe tenerse muy en cuenta el estado del material. El operador debe formularse las preguntas siguientes, contestadas y después decidir el número de porciones que tomará y el sitio en que las tomará para formar la muestra bruta. Preguntas: a) ¿Es la capa superficial idéntica al material que está debajo o ha cambiado a causa de su exposición a los agentes atmosféricos o a las condiciones externas? b) ¿Se ha producido alguna separación de partículas gruesas y finas o de materiales de diferentes densidades? c) Si se ha transportado el material ¿se ha producido alguna separación durante el transporte? Cuando el material es una mezcla de líquidos, o de líquidos y sólidos, ¿existe tendencia a separarse? Estas preguntas reclaman atención sobre muchas de las dificultades que deben vencerse en la preparación de muestras de materiales heterogéneos. Sólo los materiales homogéneos, 31

de los que se encuentran muy pocos en la práctica, permiten preparar muestras al azar y obtener una porción representativa del conjunto. Una vez recogida la muestra bruta, la cantidad de material efectivamente necesario para el análisis determina el grado de la molienda, la mezcla y la subdivisión de la misma. Estas operaciones exigen tanto cuidado como la toma de la muestra bruta. Durante el transporte de materiales en vagones de ferrocarriles, camiones, carretillas, carros, etc., van quedando las partículas más gruesas en la parte superior; ciertos materiales se oxidan cuanto se exponen al aire. El óxido resultante abundará más, por supuesto, en la superficie del material que en el interior de su masa. Al mismo tiempo, si este óxido resultante resultará hasta una profundidad mayor o menor en la pila del material a consecuencia de la erosión. Estos ejemplos son típicos de muchos materiales heterogéneos que se encuentran en la práctica, y los métodos de preparación de las muestras deben plantearse, en la medida de lo posible, de modo que las proporciones relativas de finos y gruesos, de metal y óxido, etc., sean las mismas en la muestra bruta y en la masa del material. Una vez que se haya tomado la muestra bruta puede triturarse, molerse, desmenuzarse, etc., para obtener una masa más homogénea y poder realizar mejor la subdivisión para la muestra final. Cuanto mayor sea la diferencia de los tamaños o de otras características entre los componentes del material, mayor deberá ser la muestra bruta tomada. Cuando sea necesario combinar varias muestras para obtener otra compuesta representativa de una mezcla de varios materiales los pesos de las porciones que entren en la " compuesta " tienen que guardar la misma relación entre sí que la de los materiales iniciales a mezclar de los que se tomaron las muestras. Como nunca se consiguen en la práctica real las condiciones ideales, se ha estudiado con mucha extensión la teoría del muestreo y se han

empleado los métodos estadísticos para ayudar a la formulación de reglas en la toma de muestras que tengan en cuenta las características del material muestreado y las condiciones exigidas en las pruebas o ensayos aplicados a la muestra. 2.6.3 MÉTODOS DE MUESTREO O DE PREPARACIÓN DE MUESTRAS. La preparación de muestras se lleva a cabo por dos métodos generales: a) a mano y b) por procedimientos mecánicos o automáticos. El primero, como indica su nombre, implica la toma de la muestra por una persona utilizando una herramienta sencilla para tal fin. Este método es lento y costoso cuando se trata de grandes cantidades de material y en todo los casos carga una gran responsabilidad sobre la persona que toma la muestra. Por el procedimiento mecánico se toma continuamente a intervalos regulares una cantidad, previamente fijada, del material. 2.6.4 CONDICIONES GENERALES PARA EL MUESTREO Los métodos de muestreo son diferentes, de acuerdo a las clases de mineral, la formación y manejo del cargamento, las circunstancias bajo las cuales se efectúa el muestreo y, por lo tanto, es difícil establecer reglas rígidas. El cargamento, lote o muestra debe ser identificado en forma apropiada. El muestreo debe efectuarse preferentemente durante el traslado del mineral, inmediatamente antes o después del pesaje. El muestreo debe efectuarse por un método periódico sistemático con una partida al azar; y luego a intervalos fijos (en términos de tonelaje, tiempo o espacio).

32

El método de muestreo por incremento se aplica tanto al muestreo manual como al mecánico.

El número de incrementos por tomar de un cargamento debe determinarse de acuerdo con la heterogeneidad del mineral y la precisión deseada del muestreo.

El tamaño del incremento se determina de acuerdo con el tamaño del trozo máximo del mineral, de modo tal que se tenga la representatividad en el momento de la Extracción del Incremento.

2.6.5 Plan de muestreo. La muestra bruta debe hacerse de acuerdo al siguiente plan, mostrado en la figura 1.

Cargamento o lote

Incremento

Incremento

Incremento

1º Sub-muestra

Incremento

2º Sub-muestra

Muestra Bruta

Figura Nº2.1: Plan de muestreo .

2.7. PROCEDIMIENTOS MUESTREO

DE

medición correspondiente. Como regla, cuando se desee determinar tamaño sobre una muestra, ésta no deberá dividirse.

2.7.1. ASPECTOS GENERALES DE LA PREPARACIÓN DE MUESTRAS MINERALES

2) Si la muestra está demasiado húmeda, se deberá llevar a cabo un presecado de ésta.

La figura 2 siguiente muestra un esquema general del proceso de preparación de muestras El proceso de preparación de muestras minerales requiere de las siguientes consideraciones 1) Cada incremento, cada submuestra o la muestra bruta requerirá ser molida y dividida para obtener la muestra sobre la cual se efectuará la

3) La división de muestra deberá ejecutarse por alguno de los siguientes métodos: a) Método de división normal b) Método de división por Riffles c) Método de división por aparatos mecánicos que no introduzcan sesgo y satisfagan la precisión especificada.

33

MUESTRA BRUTA

PRE - SECADO SEGÚN TAMAÑO ANÁLISIS DE LA DISTRIBUCIÓN DE TAMAÑO MOLIENDA DIVISIÓN

MOLIENDA

DIVISIÓN

DESCARTE

MUESTRA FINAL

MUESTRA ANÁLISIS ANÁLISIS QUÍMICO

DESCARTE

Fig. N° 2.2 Esquema de muestro

2.8. METODOS MUESTREO.

DE

2.8.1. MÉTODOS MANUALES. Como su nombre lo indica, implica la toma de la muestra por una persona utilizando una herramienta sencilla para este fin. Es por lo general costoso, cuando se trata de grandes cantidades de material, es lento y en todos los casos carga una gran responsabilidad sobre las personas que toman muestra.

El muestreo manual se puede realizar en minas, desmontes, camiones, vagones, correas, canchas de almacenamiento, stock pile, etc. Así por ejemplo: En minas: se puede realizar de la siguiente forma; por canales, barrenaduras, por dinamitas, por trincheras, por pozos. En camiones o vagones: se puede hacer un retículo o frecuentemente, se coloca una red sobre superficie del mineral y la muestra se saca de donde se encuentran los nudos de la red.

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También el muestreador puede distribuir intervalos para sacar muestras entre los costados y término de los vagones. Se puede muestrear además, mientras el es cargado o descargado, las muestras escogidas pueden ser tomadas con intervalos, en las etapas de trabajo como aprovechamiento de la labor. En desmontes: se debe hacer un reticulado y en las intersecciones de éste se retira a muestra.

En correas: se puede realizar en lugar específico de ésta o en su descarga. Las muestras se obtienen de acuerdo a un muestreo sistemático periódico con partida al azar, que consiste en tomar pequeñas unidades de muestras a intervalos fijos, ya en términos de tiempo (horas, minutos), de masa (kilogramos, toneladas) o de espacio (metros). Fig. 3

Figura Nº 2.3: Delimitación correcta para muestreo en correas. En este caso, la primera muestra debe tomarse en un tiempo o punto seleccionado al azar dentro del primer intervalo de muestreo. Cuando el incremento se toma después de detener la correa, se debe tomar el total del ancho y espesor del flujo en una longitud apropiada. Esta longitud debe ser la suficiente como para permitir que se obtenga un tamaño mínimo de incremento tal como el especificado en Tablas y corresponde a más de tres veces el tamaño del trozo máximo. Cuando el tamaño del trozo máximo es pequeño y no existe segregación en el punto del muestreo, y no deja pulsación en el flujo y la cantidad llegue a ser mucho mayor que la requerida que cuando se emplea un aparato de muestreo, los incrementos individuales pueden

tomarse de puntos seleccionados al azar dentro del flujo. 2.8.2. MÉTODOS MECÁNICOS. Este procedimiento ofrece ventajas cuando se manipulan de manera continua grandes cantidades de materiales de una misma clase. El método usual de muestreo mecánico consiste en tomar de tiempo en tiempo una porción del material que se está procesando. Si el muestreo es automático, los cortadores deben cumplir varios requisitos. Por ejemplo: 1. GEOMETRIA: Los bordes deben ser paralelos o radiales dependiendo si la trayectoria

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es recta o circular. En ambos casos los bordes deben ser horizontales. 2. VELOCIDAD: Depende de la velocidad del flujo del mineral, a mayor velocidad del flujo de mineral, mayor velocidad de corte. La velocidad del cortador debe permanecer constante durante su trayectoria a través del flujo. (Óptima 0.6 m/s). 3. LAYOUT: La posición neutra del cortador o de la inversión debe estar lejosdel flujo. 4. CAPACIDAD: Adecuada para no tener pérdida de muestras por rebalse. 5. ANCHO: La abertura del cortador deberá tener una dimensión tal, que pueda tomar partículas más grandes del lote fácilmente (como regla tres veces el tamaño máximo de la partícula mayor). Además debe tener la capacidad suficiente y estar bien diseñado de manera de no perder muestra por rebalse o taparse en la descarga del cortador (figura 4).

2.9. DESCRIPCIÓN METODOS MANUALES MUESTREO.

DE DE

2.9.1. MÉTODO DE DIVISIÓN POR PALAS FRACCIONADAS. (FIG.5). Este procedimiento consiste en mover toda la pila de material por medio de una pala mecánica o manual, reteniendo una muestra correspondiente a una palada de cada N. Consiste en tomar para la muestra una palada de cada 2, 3, 4, 5 etc. La práctica corriente es tomar la quinta palada o la décima para la muestra. Este procedimiento puede emplearse también para subdividir la muestra bruta, con el fin de obtener una muestra del tamaño apropiado.

Figura Nº 2.4: Muestreador automático. 36

Figura Nº 2.5: Método de división por palas fraccionadas. 2.9.2. MÉTODO DIVISIÓN INCREMENTOS. ( FIG. 6).

POR

El procedimiento en este caso consiste: tomar 20 incrementos o más si se quiere alta precisión 40 o más. En el caso de los 20 incrementos se debe:

Mezclar bien la muestra y esparcirla en una superficie plana dándole una forma rectangular de espesor uniforme. Arreglar el rectángulo en 5 partes iguales a lo largo y 4 a lo ancho. Sacar un incremento de cada rectángulo interior usando la pala adecuada. , según tabla l). Combinar los incrementos tomados

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2.9.3. - Método Cono Cuarteo. ( fig 7)

Figura Nº 2.6: División por incrementos. Este es un método muy antiguo, aplicable a cantidades menores de 50 toneladas, las que las partículas tengan un diámetro no mayor de 5 cm. El procedimiento es el siguiente: Rolear el material por medio de pala trasladándolo en la losa de un punto otro. Luego vaciando cada palada en el apex del cono formado. Se divide en cuatro partes iguales (cuarteo se toman entonces dos partes opuestas y se eliminan, con las otras dos partes se vuelve hacer la pila y el cuarteo.

El proceso se repite varias veces hasta llegar a obtener el volumen de la muestra deseada. Durante todas estas operaciones debe tenerse en cuenta que el material no e ensucie recogiendo impurezas del suelo y de que no se pierda nada de la muestra a través de rendijas de la losa. Ventajas son: a) Se necesitan pocas herramientas. b) Se puede usar con toda clase de materiales sólidos. Desventajas: a) Es costoso, porque exige una manipulación frecuente del material, y proporciona una muestra exactamente representativa. 38

b) Los trozos del material de mayor tamaño ruedan por los costados del cono y se reúnen alrededor de la base mientras que los tamaños intermedios se distribuyen por sí mismos sobre la pendiente del montón según su tamaño con las partículas más gruesas, más cerca del suelo y las más finas más cerca de la cúspide. 2.9.4. MÉTODO DIVISIÓN RIFFLE: (FIG.8A Y 8B)

POR

Este método es uno de los más comunes y eficientes y sus características son: El equipo a emplearse debe seleccionarse de acuerdo al tamaño de partículas de la muestra a dividir, tal como se indica en tabla 2.

El no-cumplimiento de este requisito, especialmente el uso del "riffle", cuya abertura sea menor que la requerida, da origen a errores significativos. Procedimiento: Rolear el mineral de paño. Homogenizar la muestra preparada, usando para ello un partidor adecuado, La razón de homogenización se debe repetir por lo menos 4 veces. Después de terminada la homogenización, por cuarteos sucesivos, se obtiene una muestra representativa.

Tabla 1: Selección del equipo. Diámetro (mm) 13 a 20 10 a 13 5 a 10 2.4 a 5