PPT 1 Fundamentos Procesamiento de Minerales

Fundamentos del Procesamiento de Minerales

Diagrama de Bloques del Proceso de la Piro Metalurgia Metalurgia Extracción del mineral

Secado

Chancado

Fusión

Molienda

Conversión

Flotación Piro-Refnación

Moldeo

Cobre RAF

Ánodos de Cobre

Filtración Cobre Concentrado

Procesamiento de Minerales La función del procesamiento de minerales es preparar el mineral para la extracción del metal. Para esto se debe separar la parte valiosa de la ganga, produciendo una fracción enriquecida que se denomina concentrado y un descarte llamado colas. Existen dos operaciones fundamentales en el procesamiento de minerales: 

Liberación del material valiosos de la ganga (molienda)



eparación de este material de la ganga (concentración)

Circuito de Molienda Clasificación

Molino SAG

Molino Bolas

Hidrociclones

Circuito de %lotación &spesamiento

Celdas %lotación

&spesadores

Celdas Columnares

Circuito de %iltración Concentrado

'lanta %iltros Coloso

%iltros

Defnición de Conminución Es la reducción de tamaño de una ar!cula" ocasionando sólo un cambio #sico en ella$ El roceso de Conminución uede ser alicado sin imortar el mecanismo de %ractura involucrado &a reducción de tamaño o Conminución es una etaa imortante en el roceso de la rearación mec'nica de los minerales

OBJEI!O" DE #$ CO%MI%&CIO% &a Conminución o reducción de tamaño de un material" es una etaa imortante ( normalmente la rimera en el rocesamiento de minerales$ &os ob)e*vos de la Conminución ueden ser+ ,$ Producir ar!culas de tamaño ( %orma adecuadas ara su u*liación directa$ .$ &iberar los materiales valiosos de la /an/a de modo 0ue ellos uedan ser concentrados$ 1$ Aumentar el 'rea suerfcial disonible ara reacción 0u2mica$

3eendiendo del ran/o de tamaño de ar!culas la Conminución se acostumbra a dividir en+ a4$- Chancado ara ar!culas /ruesas ma(ores 0ue .5 b4$- Molienda ara ar!culas menores de ,6.5 - 1675

COMO "E MIDE #$ CO%MI%&CIO% El resultado de la Conminución es medido a trav8s de la Raón de Reducción 9Rr4 A 7: P 7:

Etapas básicas de Conminución-parámetros ideales

Etapa de reducción Explosión destructiva C!ancado primario C!ancado secundario Molienda #ruesa Molienda fina &emolienda Molienda superfina

Tamaño Mayor Tamaño Menor Infinito 40 40 4 4 0"4 0"4 0"04 0"04 $00 mm% $00 mm% $0 mm% $0 mm% $ mm%

Descri/ción de un c+ancado '(ronadura) Esta etaa se realian ara %acilitar movimiento del material roveniente de la mina$ *( Circuitos C+ancado) Sucesivas etaas de reducción de tamaño ara searar la esecie ;*l de la /an/a$ Esta oeraciones de chancado se realian en seco$ ,( -rado de #i.eración) Es cuando la esecie ;*l esta libre de la est8ril$ El si/nifcado de /rado de liberación en t8rminos simles" es la searación de los comonentes minerales de la mena 3el unto de vista termodin'mico la ener/2a el8ctrica se trans%orma en mec'nica" la cual osteriormente se transfere en calor disiado ( traba)o" del cual de este ;l*mo" se u*lian rovechosamente en chancado rimario entre , ( .< " en el secundario ( terciario entre 1 ( =< del total ener/8*co$

P0I%CIPIO" DE #$ CO%MI%&CIO% &a ma(or arte de los minerales son materiales cristalinos 0ue se unen or enlaces 0u2micos o %ueras #sicas ( 0ue oseen /ran can*dad de de%ectos en su estructura$ Ante la alicación de %ueras de comresión o de tracción" el material deber2a distribuir de manera uni%orme estas %ueras ( %allar una ve se halla alicado una %uera i/ual o suerior a la resistencia de los enlaces 0ue unen a los 'tomos 0ue cons*tu(en al mineral" sin embar/o" este /eneralmente se %ractura a %ueras mucho menores debido a+ >&os de%ectos 0ue 8ste osee$ > 3urante el roceso de %ormación" minado ( mane)o revio en el mineral se ueden %ormar /rietas$ > El mineral est' cons*tuido or esecies diseminadas de di%erente comortamiento mec'nico$ ?odas estas hetero/eneidades en el mineral" act;an como concentradores de es%uero" 0ue conllevan a 0ue 8ste se comorte como un material comletamente %r'/il" cu(a

La grieta no necesita de una fuer!a sino de producir una tensión en ella de tal forma que produ!ca la suficiente energ"a para propagar la grieta. El esfuer!o al que se inicia la fractura es el equivalente para igualar la energ"a superficial de

P0I%CIPIO" DE #$ CO%MI%&CIO% ' Antes de la %ractura" los minerales acumulan arte de la ener/2a alicada" la cual se trans%orma en ener/2a libre suerfcial a medida 0ue las ar!culas se van %racturando$ * Esta ener/2a libre suerfcial no es m's 0ue el resultado de los enlaces insa*s%echos ara cada uno de los 'tomos de la nueva suerfcie %ormada or la %ractura del mineral$ , A ma(or ener/2a libre suerfcial m's ac*va ser' la suerfcie de la ar!cula ara reaccionar con a/entes externos" lo 0ue %acilitar' en al/unos casos el roceso de searación de las di%erentes esecies 0ue cons*tu(en al mineral$ 1 &a ener/2a re0uerida ara %racturar una ar!cula disminu(e ante la resencia de a/ua u otro l20uido" (a 0ue este uede ser absorbido or las ar!culas hasta llenar las /rietas u otros macrode%ectos$ 2 &a %uera alicada sobre el l20uido aumenta considerablemente su resión ( esta se concentra en los de%ectos ( untas de /rieta$

$%' Mecanismos de Conminución de minerales &os minerales oseen estructuras cristalinas ( sus ener/2as de unión se deben a di%erentes *os de enlace 0ue ar*cian en la conf/uración de sus 'tomos$ estos enlaces inter 'tomicos son e%ec*vos solo a corta a distancia" ( ueden ser rotos or la alicación de es%ueros de tensión o comresión$ Para desinte/rar una ar!cula se necesita una ener/2a menor 0ue la re0uerida teóricamente debido a 0ue todos los materiales resentan %allas 0ue ueden ser macroscóicas 9/rietas4 o microscóicas$ &os mecanismos or los cuales se uede roducir la %ractura de un mineral son+ , Comresión+ . @macto+ 1 Abrasión o Fricción

Compresión: $% (e lo#ra la fractura de la roca" al aplicar esfuer)os compresivos de ba*a velocidad% +% ,ormalmente se produce en máuinas de c!ancado en ue !ay una superficie fi*a y otra móvil Esuema de acción de esfuer)os de compresión curre cuando la ener/2a alicada es sufciente de %orma 0ue ocas re/iones se %racturan" roduci8ndose ocas ar!culas cu(os tamaños son rela*vamente i/uales al ori/inal$

.resión

.resión

/ractura de Crucero

Impacto: (e lo#ra la fractura de la roca" por la aplicación de esfuer)os compresivos de alta velocidad Esuema de la acción de esfuer)os de impacto curre cuando la ener/2a alicada est' sobreexcedida de a0uella necesaria ara %racturar la ar!cula$ El resultado es un /ran n;mero de ar!culas con un amlio ran/o de tamaños$

.resión

Estallido 0impacto1 .resión

'% 2brasión o Ci)alle3 4curre como un esfuer)o secundario" al aplicar esfuer)os de compresión y de impacto locali)ados% $% 2stillamiento3 5a ruptura de esuinas y cantos de una part6cula" ocurrida por la aplicación de esfuer)os fuera del centro de la part6cula #enera 2stillamiento% +% 2brasión3 Cuando el esfuer)o de abrasión se concentra en la superficie de la part6cula se produce abrasión% Esuema de la acción de esfuer)o de ci)alle%

.resión

) ))  2brasión

#curre cuando la energ"a aplicada es insuficiente para causar fractura significativa en la part"cula. En este caso, ocurren tensiones locali!adas resultando fracturas en $reas superficiales peque%as, dando como resultado una distribución de part"culas de tama%o casi

3eendiendo de la %orma de alicación de la car/a ( de la mec'nica de la %ractura de las ar!culas" se obtendr' un mecanismo de %alla caracter2s*co ( una distribución /ranulom8trica roia as2+

El mecanismo de conminución y

El consumo de Energía  2umento de Ener#6a

Impacto

Compresión

 2brasión

La Energía desaprovechada 3esde los rimeros años de la alicación industrial de los rocesos de Conminución al camo de benefcio de minerales" se udo constatar la relevancia del consumo de ener/2a esec2fca como ar'metro controlante en la reducción de tamaño ( /ranulometr2a fnal del roducto" ara cada etaa de Conminución$ En t8rminos /enerales" la ener/2a consumida en los rocesos de chancado" molienda6clasifcación ( remolienda" se encuentra estrechamente relacionada con el /rado de reducción de tamaño alcanado or las ar!culas en la corresondiente etaa de Conminución$ &a /ran arte de la ener/2a suministrada ara el roceso de Conminución" se consume en resistencias nocivas tales como+ & 3e%ormaciones el's*cas de las ar!culas al romerse & 3e%ormaciones l's*cas de las ar!culas" 0ue ori/inan osteriormente la %ra/mentación & & & & &

de las mismas$ Fricción entre ar!culas Bencer la inercia de las ieas de la m'0uina 3e%ormaciones el's*cas de la m'0uina Producción de ruido" calor" ( vibraciones de la instalación eneración de electricidad

#E5E" DE #$ CO%MI%&CIO% 3e lo anterior" se one en relieve la necesidad de establecer correlaciones confables entre la ener/2a esec2fca Dh6tonG consumida en un roceso de Conminución ( la corresondiente reducción de tamaño alcanada en dicho roceso$ En este sen*do se han rouesto , grandes teor3as4 las 0ue a con*nuación se describen$

0EP0E"E%$CIO% M$EM$IC$ DE# $%$#I"I" -0$%&#OME0ICO & &os resultados de un an'lisis /ranulom8trico ueden ser /eneraliados (

correlacionados or exresiones matem'*cas denominadas H%unciones de distribución de tamañosI 0ue relacionan el tamaño de ar!cula 9abertura de malla4" con un orcenta)e en eso" 0ue /eneralmente es el acumulado retenido o el asante$  > Existen m's de :J %unciones de distribución de tamaño" ero las m's u*liadas en rocesamiento de minerales son dos+ ,$ Función de distribución de ates-audin-Schuhmann 9--S4$ .$ Función de distribución de Rosin -Rammler 9R-R4$

Función de distri.ución de -ates6-audin6"c+umann 7-6-6" 8 > Esta %unción se ob*ene de comarar o relacionar los valores del orcenta)e acumulado asante F9xi 4 con el tamaño de ar!cula o abertura de malla de la serie u*liada$ El modelo matem'*co rouesto es+

> 3onde+ > F9x4 K < en eso acumulado asante or cada malla$ > x K ?amaño de ar!cula en micrones$ > xo K Módulo de tamaño el cual indica el tamaño teórico m'ximo de ar!culas en la muestra$

Lna %orma habitual de reresentar la distribución /ranulom8trica $$S es un /r'fco lo/-lo/" tal como se muestra en la f/$1$" donde en las ordenadas se lotea el lo/ F9x4 ( en las abscisas se lotea el lo/9x4" ( como odemos ver" es una l2nea recta" la cual se ori/ina debido a 0ue+

Reresentación /r'fca de la %unción ates-audin-Schumann 9--S4

F&%CI9% DE DI"0IB&CI9% DE 0O"I%60$MM#E0 70608 Al e%ectuar un an'lisis /ranulom8trico de al/;n roducto de reducción de tamaño de ar!cula mineral" se ob*ene un con)unto de datos exerimentales de tamaño de ar!cula o abertura de malla ( su resec*vo orcenta)e acumulado fno o asante" los cuales se a)ustar'n a una distribución de Rossin-Rammler" si cumlen la si/uiente exresión+

3onde+ & F9x4 K Porcenta)e acumulado asante$ & xr K Es el módulo de tamaño

En comaración con el m8todo lo/-lo/ de $$S" la /r'fca de R-R a/randa las re/iones aba)o del .= < ( arriba del N= < del acumula*vo de fnos ( se contrae en la re/ión de 1: a J: 9x4 K ,:: ex9-,4 K 1J"NO