Procesamiento de minerales

Cinética de flotación de minerales

Ya que en la ﬂotación estamos en presencia de fenómenos físicoquímicos, conviene tener presente que tanto las reacciones de acondicionamiento (mineral versus reactivos colectores/modificadores) como las de ﬂotación propiamente tales (superficies acondicionadas de mineral versus burbujas de aire) tienen cìnética definida, por ejemplo requieren de un lapso de tiempo mas o menos prolongado para llevarse a cabo.

En los dos casos, la cinética se expresa por la ley de acción de las masas (o principio de Gulderg y Waage). Que a su vez se basa en el concepto probabilístico de calcular la probabilidad de que una partícula de mineral se encuentre respectivamente con una molécula de reactivo colector, o con una burbuja de aire, según sea el caso.

Para apreciar la eﬁciencia del proceso de ﬂotación es necesario determinar su velocidad y selectividad, con que ﬂotan las partículas minerales o sea es la recuperación de especies minerales en la espuma en relación con el tiempo.

El proceso de flotación dentro de un solo experimento que dura varios minutos participan normalmente centenares de millones de burbujas, básicamente vamos a explicar el proceso en el laboratorio metalúrgico.

Planta de flotación de minerales

curva recuperación de minerales en flotación

Uno de los procesos más precisos está basado en la determinación de la velocidad de ﬂotación de resultados de flotación parcial, en que las espumas producidas se captan luego de intervalos de tiempo iguales y se transﬁeren a vasos separados.

Luego se pesan las porciones de espuma de cada vaso lo que permitirá calcular una serie de resultados. Los resultados de ﬂotación fraccional se llevan a un gráﬁco de coordenadas que muestran los cambios de las cantidades de particulas que pasan a las espumas en cada intervalo de tiempo con relación a las particulas sujetas a la ﬂotación, presentes en la pulpa al comienzo del proceso.

Mecanismos de la flotación de minerales

Para estudiar el mecanismo de la ﬂotación es suﬁciente, en principio, enterarse con todo detalle de lo que sucede entre una partícula de mineral y una burbuja de aire para que ellos formen una unión estable.

Con respecto a las partículas de minerales, es sabido que pocas de ellas tienen propiedades hidrofóbicas suﬁcientemente fuertes como para que puedan ﬂotar. En primer lugar, en la gran mayoría de los casos hay que romper enlaces químicos (covalentes y iónicos principalmente) para efectuar la liberación del mineral.Esto inmediatamente lleva a la hidratación de la superﬁcie del mineral.

En resumen, es necesario hidrofobizar las partículas minerales en la pulpa para hacerlas flotables. Esto se efectúa con los reactivos llamados colectores, que son generalmente compuestos orgánicos heteropolar, o sea, una parte de la molécula es un compuesto evidentemente apolar (hidrocarburo) y la otra es un grupo polar con propiedades iónica = propiedades eléctricas. (Figura 2.3)

Flotación: fases de contacto

Fases comprendidas:

LÍQUIDO: agua SÓLIDO: mineral GAS: aire

Contacto de tres fases: El estudio de las distintas fases y sus interfaces nos lleva finalmente al contacto trifásico, o sea, líquido - sólido - gas, que es el más importante, pues representa la realidad de lo que sucede en el proceso de ﬂotación.Como ejemplo vamos a explicar uno de los fenómenos, las superﬁcies de las
partículas sólidas sumergidas en el agua son objeto de hidratación, por las características eléctricas que existen en la superﬁcie, después de su creación, se ha comprobado que las trizaduras y desórdenes iónicos aumentan la hidratación.
Esto sucede con los que se rompen según el plano de clivaje y donde en consecuencia no hay rompimiento de enlaces químicos, por ejemplo la molibdenita. De este modo, entre la superficie del mineral y el agua se formará en capa eléctrica, cuyo nombre es el POTENCIAL ELECTROQUIMICO. De esta manera se forma la doble capa de cargas eléctricas.

¿Por que es importante la doble capa de cargas eléctricas en los fenómenos de la flotación?

Porque inﬂuye directamente en la absorción de los reactivos sobre la superﬁcie del mineral.Su existencia no solo dirige los fenómenos de hidratación, sino que también la absorción de líquidos orgánicos que sin/en como colectores y espumante.

Flotación de minerales

Generalidades

Se deﬁne la ﬂotación como un proceso de concentración de minerales en el cual se procura separar las partículas de menas útiles de estériles o gangas, mediante un tratamiento físico químico que modiﬁca su tensión superﬁcial para lograr que burbujas de aire ﬁnamente divididas se adhieran a las primeras y las enriquezca en una espuma.

En vista de esta última característica, este proceso recibe también el nombre de ﬂotación de espuma (froth flotation) . Tiene sobre otros procedimientos de concentración, puramente físicos, la ventaja de:

Concentración de minerales

Definición, fundamentos y justificación

Los procesos de concentración tienen por objetivo enriquecer las menas o especies mineralógicas económicamente útiles de un mineral, mediante eliminación de los componentes estériles, o ganga, y separarlas entre si, si se presentan en asociación, utilizando para ello propiedades físicas características de

los minerales.

La especies .enriquecidas por dichos medios. Físicos, constituyen los concentrados, que serán a su vez materia prima de los procesos químicos en que se producirán los elementos útiles (normalmente metales, pero también materiales no metálicas en forma pura.

El concentrado es por consiguiente, un producto intermedio entre el estado natural del mineral, y el producto puro, utilizable comercialmente. Para separar físicamente la ganga estéril de las menas útiles, y varias menas asociadas entre si, es necesario que las propiedades físicas que presentan las menas y la ganga sean diferentes para los diferentes componentes del mineral, de manera que se establezca una "gradiente" lo suﬁcientemente elevada para asegurar una separación que sea:

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Dimensionamiento de hidrociclones

Por muchos años los hidrociclones han sido referidos simplemente como ciclones y son ampliamente utilizados en circuitos de molienda para hacer la clasiﬁcación de partículas. El rango de trabajo de los ciclones está entre 40 a 400 micrones, son muy pocas las aplicaciones en tamaños más ﬁnos que 5 u más gruesos que 1000u. Los ciclones se usan con gran ventaja en circuitos de molienda primaria, secundaria y de remolienda.

Clasificación de partículas: Tipos

Por su aplicación, comúnmente se conocen dos tipos de clasiﬁcadores:

Clasificadores mecánicos

Emplean la fuerza gravitatoria (sedimentación obstaculizada libre) El mecanismo de extracción de arenas gruesas (u/f) se da en forma continua: RASTRILLOS/ESPIRALES

El Área requerida de sedimentación: es función de la densidad granulometría y concentración de sólidos en la pulpa. Se determina por la ecuación:

La capacidad de transporte mecánico es función del diseño y la velocidad y la inclinación del fondo.

Clasificación humeda

Generalidades

Se denomina clasiﬁcación, a la separación de un conjunto de partículas de tamaños heterogéneos en dos porciones, cada una conteniendo partículas de granulometría u otra propiedad más especiﬁca que el conjunto original. La clasiﬁcación se realiza por diferencias de tamaño y de gravedad especiﬁca que originan diferentes velocidades de sedimentación entre las partículas en un fluido (agua o aire), cuando sobre ellas actúan campos de fuerzas como el gravitatorio u otros. Se distingue del tamizado por que éste utiliza exclusivamente el tamaño de las partículas.

Curva de partición de un clasificador

En forma ideal un clasiﬁcador deberá separar una mezcla original de partículas en dos porciones; una de partículas gruesas de tamaño mayor a un cierto valor al que se llamará d50. Este valor de d50 sería el tamaño de las partículas que tendrían la misma posibilidad de ir a la fracción gruesa (descarga) o a la ﬁna (rebose) y será denominado en adelante como el tamaño de corte del clasiﬁcador.

Para casos prácticos, ocurre que partículas ﬁnas menores al d50, pasan a la fracción gruesa y viceversa. Una forma de determinar cuan alejado del comportamiento ideal opera un clasiﬁcador, es mediante la determinación de su curva de partición, llamada también curva de Tromp, que resulta de graﬁcar el tamaño promedio de un rango de tamaños de partícula versus el porcentaje en peso de partículas de este rango de tamaños que pasan a la descarga del clasiﬁcador en relación al total de partículas del mismo rango de tamaños alimentadas al clasiﬁcador. Por ejemplo, si del alimento total a un clasiﬁcador, 10 ton/h corresponden a partículas comprendidas entre los 105 y 150 micrones (- 100m + 150m) y de éstas, 7 ton/h pasan a la descarga luego de la clasificación, el punto de la curva de partición para este rango de tamaño estará deﬁnido por la abcisa

micrones, que representaría el tamaño promedio de las partículas y por la ordenada

El conjunto de puntos

. El conjunto de puntos x= D (x) calculados para todos los rangos de tamaños alimentados al clasiﬁcador originará la curva de partición. A continuación se detalla la secuencia que se deberá seguir para su determinación.
Se toman muestras del alimento, rebosa y descarga del clasiﬁcador. Luego se determina los valores de f(x) (porcentaje en peso retenido de un análisis granulométrico) para cada muestra.

Si F, R y D son los tonelajes horarios de sólidos del alimento, rebose y descarga el porcentaje en peso de partículas de tamaños comprendidos entre xm (tamaño máximo del rango) y xf (tamaño menor del rango), representados por un tamaño promedio

, que pasan del alimento a la descarga, estará dado por:

De forma similar, el porcentaje de partículas de tamaño x que pasará del alimento al rebose será:

La curva 1 es la denominada curva de partición de un clasiﬁcador o una curva Tromp y en ella se muestra que al aumentar los tamaños promedios de partículas (x) tenderán a pasar a la descarga o UF (mayores valores de E).
La escala logarítmica en las abscisas se usa por comodidad, ya que los valores de (x) van generalmente desde los 5 micrones (análisis granulométrico por sedimentación, ciclosizer o pipeta andresìana) y Se extiende hasta mas de 1000 micrones.

Circuitos de molienda SAG

La molienda se realiza en varias etapas involucrando molinos de barras, bolas y autógenos en algunos casos. Es poco habitual moler el mineral en una sola etapa para obtener los rangos de tamaño necesarios en el proceso de concentración subsiguiente ya que los consumos energéticos resultan mucho más altos que cuando se reduce de tamaño en varias etapas.

Circuito abierto: Cuando el mineral para a través de los molinos sin una etapa de clasiﬁcación paralela.

Circuito cerrado: Cuando el molino trabaja con un clasiﬁcador cuyo producto grueso retorna de nuevo al molino, mientras que el ﬁno pasa directamente a la etapa siguiente.

Carga circulante en molinos

Resulta el material grueso retornado al molino y clasiﬁcado por el hidrociclón u otro clasiﬁcador mecánico (fig. 6.9). Su peso expresa como porcentaje del peso de la nueva alimentación.

La carga circulante óptima para un circuito particular, depende de la capacidad del clasiﬁcador y su valor oscila, por lo general entre 100 - 350% aunque puede ser tan alta como 600%.

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Parámetros que afectan el funcionamiento de un molino

Toda molienda se reduce a administrar y controlar correctamente las variables. Estas variables se pueden controlar por:

El sonido de las barras o bolas en el molino

Este sonido nos señala la cantidad de carga dentro del molino y debe de ser ligeramente claro. Si las bolas hacen un ruido muy serio es porque el molino esta sobrecargado, por exceso del carga o poco agua. Si el ruido es excesivo es porque el molino esta descargado o vacío por poca carga o exceso de agua.

La densidad de la descarga del molino

Es también una manera de controlar las variables agua y carga El porcentaje de sólidos en la molienda debe de mantenerse cerca del 67%, equivalente a 2500 – 3500 g/L de densidad.

El amperaje

Mediante el amperímetro, que es un aparato eléctrico que está conectado con el motor eléctrico del molino. Su misión es señalar cual es el amperaje o consumo de corriente eléctrica que hace el motor. El amperímetro debe de marcar entre determinados límites, por lo general en los molinos.

Blindajes: (conocidos también como forros o chaquetas).

El interior de los molinos está revestido con placas de blindaje. Existen diferentes formas de placas de blindaje para aumentar el rendimiento del molino, la regularidad de la molienda, disminuir el desgaste, así como el consumo de energía por tonelaje producida. Los materiales empleados en la fabricación de los blindajes depende esencialmente del tipo de material que se va a moler y a las condiciones en las que se va a moler.

La importancia de los choques aumenta con al dimensión de los cuerpos moledores, el diámetro del molino, la velocidad de rotación, mientras que un fuerte coeficiente de relleno disminuye la intensidad.

El desgaste de los cuerpos moledores y de los blindajes es hasta 15 veces más elevado en el ambiente húmedo que en el ambiente seco.

De una manera general los materiales destinados a la molienda debe estar provistos para resistir a la abrasión sobre choques repetidos, no deben de romperse ni deformarse.

Actualmente se fabrican y utilizan blindajes de goma o jebe con o sin estructura metálica interna. Las experiencias realizadas con éste tipo de blindajes demuestran una mayor duración o resistencia a la abrasión con respecto a los blindajes metálicos.

Cuerpos moledores

En los molinos de bolas, los cuerpos moledores son bolas generalmente esféricas. En la fabricación de bolas intervienen una serie de aleaciones, siendo el material base el acero al carbono. A éste se le agrega Ni, Cr, Mo, V, con el objeto de aumentar alguna propiedad específica como puede ser dureza, permeabilidad, etc. La determinación del tamaño adecuado de las bolas se hace de acuerdo a pruebas en planta porque estás dependen mucho del material a moler y el producto a obtener.

Porcentaje de solidos en las pulpas

En la molienda húmeda, la humedad de molienda es máxima cuando el porcentaje de los sólidos en la pulpa alcanza a 75 - 80% para los molinos de bolas y 70% para los molinos de barras.

Si la pulpa es espesa, los cuerpos moledores son envueltos en mineral, lo que aumenta la capacidad de molienda, si por el contrario la pulpa es diluida, los cuerpos moledores no son cubiertos por mineral y la molienda es menos selectiva.

Variables de operación de un molino

Son los factores que al regular éstos determinan una mayor capacidad en el molino.
Estas variables son las siguientes:

Carga de mineral

La alimentación de mineral a los molinos debe de ser en cantidad constante (pasa), para tal efecto los alimentadores de mineral deben de cumplir con esta función, además, en casi todas las plantas existen balanzas automáticas que registran el peso de mineral alimentado a los molinos, van acumulando éstos para referirlo al tratamiento diario. La alimentación de mineral a los molinos debe de cumplir la regularidad en tamaño, es decir, que el tamaño de las partículas de mineral alimentado al molino, una vez determinado éste (que debe ser el más apropiado para el tipo de mineral), se debe de cumplir con alimentar el mineral a ese tamaño. Ejemplo: 20%+Malla 65. La carga de
mineral se controla realizando los análisis de malla del mineral que se alimenta al molino y del producto de éste, es decir, de la descarga. La alimentación de carga se controla a un molino se debe procurar que sea la máxima posible. Es por eso que si entra al molino muy poca carga, habrá pérdida de tonelaje y se gastarán inútilmente cuerpos moledores y blindajes; si por el contrario, entra demasiada carga de mineral, el molino se sobrecargará y al descargarlo se perderá tiempo y tonelaje.

Fig. 7 Ilustración del movimiento de la carga de un molino
operando a velocidad normal

Alimentación de agua

Esta variable se controla tomando la densidad de descarga de los molinos, esta densidad debe de estar entre ciertos limites, si ésta es demasiado baja quiere decir que en el molino hay una mayor cantidad de agua que la requerida, por lo tanto el molino no muele ya que las partículas de mineral tienen una mayor velocidad de desplazamiento saliendo la pulpa con mucha rapidez y así no le permite al molino entregar un producto de las especiﬁcaclones en malla requerida; cuando hay muy poco agua quiere decir que la densidad es muy alta, tal que la carga avanza muy lentamente en el molino perdiendo capacidad lo que motivará estar más bajo de los normal. Por otro lado cuando la alimentación de agua es deﬁciente el barro se vuelve muy espeso alrededor de las bolas o barras impidiendo buenos golpes porque el barro los amortigua, por lo tanto no habrá buena molienda.

Carga moledora

Esta carga está dada por la carga inicial recomendada en los catálogos del fabricante y para la carga diaria, por los datos estadísticos de operación de cada planta, para la alimentación en el tamaño de bolas, diámetro de las barras. Juegan un papel importante la estadística de la carga diaria y de los análisis granulométricos que se realizan en laboratorio experimental. El consumo de los cuerpos moledores en una planta está dado en función al tonelaje tratado, a la dureza del mineral, al tamaño de la carga de mineral alimentado y ala ﬁnura de la molienda, o sea, al producto de la malla a la que se quiere llegar.

Molienda torre Verti Mill

El molino torre fue desarrollado para satisfacer necesidades especíﬁcas de una eﬁciente molienda ﬁna. Como ya se ha analizado en el desarrollo de este curso, el impacto y la abrasión constituyen dos mecanismos extremos de fracturas presentes en todo sistema de molienda, que operan en alguna proporción definida por las condiciones de diseño y operación de cada equipo en cuestión.

En general, el mecanismo de impacto es eficiente para la molienda gruesa, mientras que la abrasión�atrición es adecuada para la generación de productos muy ﬁnos; para estas últimas aplicaciones el molino de torre constituye una alternativa interesante de considerar.

Molinos autógenos y semiautógenos

Molinos autógenos (o semiautógenos): se caracterizan por una relación largo/diámetro de 0,521, basada en el gran diámetro requerido para aumentar el efecto de “cascadeo” de los trozos grandes de mineral que intervienen en el proceso de molienda.

La molienda autógena puede deﬁnirse en forma general, como un método de reducción de tamaño en el cual los medios moledores están formados principalmente por trozos de la mena que se procesa. Si los pedazos de roca utilizados como medio moledor son trozos redondeados que han sido seleccionados de una etapa de molienda previa, entonces se habla de molienda por guijarros (o pebbles). En algunos casos, se agregan bolas de acero para mejorar la acción de la carga, con lo cual la molienda deja de ser autógena pura (FAG) y pasa a convertirse en molienda semiautógena (SAG).

Molinos: determinación de la velocidad critica

La velocidad periférica del casco tendrá un efecto decisivo sobre la efectividad de la acción de molienda del medio: si su velocidad sería demasiado baja, no hubiese efecto de “cascadeo”, si fuera demasiado alta, las bolas o barras quedarían adheridas a la pared del cilindro por la fuerza centrífuga e igualmente declinaría la acción del medio.

Es costumbre designar la velocidad a la que se produciría el efecto centrifugo del medio, como velocidad crítica, como sigue:

La velocidad de operación (NC) se expresa en “% de velocidad crítica”, que para molinos de bolas se sitúa entre 65% y 75% en promedio mientras que el rango preferido para molinos de barras sería 60% a 68% (máx. 70%) de la velocidad crítica.

La eficiencia de molienda de los molinos depende en alto grado de la utilización de la energía absorbida por éste.

Los molinos de barras o de bolas pueden funcionar según dos régimen distintos y se admite la teoría siguiente:

Si la velocidad de rotación es relativa lenta, los cuerpos moledores rozan sobre el recubrimiento del molino; rodando unos sobre otros siguiendo una trayectoria aproximadamente circular concéntrico alrededor de una zona más o menos estacionaria llamada "zona muerta".

La molienda se realiza por fricción interviniendo siempre fuerzas de cizallamiento. A este régimen de funcionamiento de un molino se le llama “marcha en cascada". (ver ﬁg. 4 ).

Si la velocidad de giro es más rápido, los cuerpos moledores siguen una trayectoria que comprende parte en caída libre, donde poseen una energía cinética elevada. La molienda se realiza por choques, lo que permite asegurar una molienda ﬁna de materiales duros y abrasivos.

Cuando un molino funciona con éste régimen se dice que o se llama “marcha en catarata”.

Molienda, etapas y tipos

Generalidades

la molienda es una operación que permite la reducción del tamaño de la materia hasta tener una granulometría final deseada, mediante los diversos aparatos que trabajan por choques, aplastamiento o desgaste.

En esta operación de molienda, es donde se realiza la verdadera liberación de los minerales valiosos y se encuentra en condiciones de ser separados de sus acompañantes.

Por lo general, la molienda está precedida de una sección de trituración y por lo tanto, la granulometría de los minerales que entran a la sección molienda es casi uniforme. Los tamaños pueden variar de un F80 de 20 mm. (20000 micrones) a unos 5 mm. (5000 micrones), hasta obtener un producto de P80, variando normalmente entre unas 200 mallas por pulgada lineal (74 micrones) hasta 100 mallas (147 micrones).

Zaranda: Mallas de cernido

En vista de que el tamizaje tiene características de ser un proceso probabilístico, en cuanto a la probabilidad de que una partícula de tamaño determinado, encuentre la abertura del cedazo o malla de cernido y pase por ella se deduce que el tipo de mallas y la forma de sus aberturas, tienen un importante efecto sobre su eficiencia.

Zarandas: Carga circulante

Para dimensionar correctamente las zarandas debe tomarse en cuenta :

a) Las cargas de cada cubierta , con su coeﬁciente correspondiente.

b) La carga circulante del circuito chancadora/clasificación con su granulometría promedio, siendo este ultimo dato de especial importancia para el diseño del circuito presentaremos a continuación el procedimiento más usual (de varios criterios recomendados) , para un circuito cerrado sencillo , según esquema adjunto:

Zarandas: Capacidad, eficiencia y carga circulante

Antes de abarcar los cálculos mencionado en el titulo, describiremos brevemente los fenómenos que tiene lugar durante el proceso de tamizado. La carga entra a la zaranda mediante un cajón de alimentación y si este ha sido diseñado correctamente, su impacto no dañara la malla, y a su vez, gracias al movimiento vibratorio, cambia su velocidad vertical por la horizontal, ocupando todo el ancho de la superﬁcie de tamizaje con lo cual aprovechará al máximo la eficiencia del cedazo.

El primer efecto del movimiento vibratorio es de ﬂuidización de la masa de material a medida que avanza. El segundo es la estratificación, mediante la cual las partículas finas alcanzaran las superficies de tamizado, poniéndose en contacto con las aberturas de la misma. En la figura adjunta se observa que es preciso mantener una profundidad adecuada de la "cama" de material, para lograr que las partículas gruesas en la parte superior de ella, "fuercen" a las finas a atravesar dichas aberturas. '
Considerando que justamente a nivel de cedazo, las partículas ﬁnas y gruesas (o de tamaño muy cercano) "competirán" por pasar a través de las aberturas, se consigue que la acción de la zaranda se convierta en un efecto "probabilística" que se favorece por un ancho y largo de malla suﬁciente, un movimiento vibratorio de amplitud, frecuencia v dirección correctas, ausencia de lamas u otros ﬁnos húmedos que bloqueen las aberturas, y en general, una composición granulométrica acorde con la Separación que se pretende conseguir.

Clasificación seca

Es la separación de partículas suficientemente tinas del material en proceso de conminución, a fin de que estas puedan cortocircuitar la etapa de conminución en cuyo circuito se encuentra el aparato de clasiﬁcación, para avanzar a la etapa siguiente.

La clasiﬁcación permite aumentar tanto la capacidad como la eﬁciencia de los procesos de conminución respectivos y evita (o reduce) la sobremolienda de los finos que pueden tener un efecto metalúrgico perjudicial sobre los procesos de concentración consiguientes.

TAMIZAJE

El tamizado es la separación por el tamaño ó por el volumen de un conjunto de partículas en dos ó más fracciones. Constituye una operación unitaria esencial en los procesos de concentración de minerales, especialmente durante la trituración, donde actúa como etapa controlante en la eliminación de material menor a cierta dimensión, que no requiere de reducción adicional y se encuentra preparado en tamaño para una etapa siguiente.

Circuitos de trituración

En los diagramas siguientes se representan en términos generales los principales arreglos para una operación de chancado, en los cuales la eficiencia en la misma ya en aumento del arreglo de la Fig, 10 a la 12, debiéndose considerar que la inversión en instalación aumenta en el mismo sentido pero el de operación es en sentido inverso. Este último aspecto se intensifica notablemente en plantas de gran capacidad. En las figuras C, D y E se muestran diagramas típicos de circuitos abiertos (C) y cerrados (D y E) con sus respectivas capacidades de procesamiento de mineral.

Chancadora de cono

La chancadora de cono es una chancadora giratoria modificada. La principal diferencia es el diseño aplanado de la cámara de chancado para dar alta capacidad y alta razón de reducción del material. El objetivo es retener el material por más tiempo en la cámara de chancado para realizar mayor reducción de este en su paso por la máquina. El eje vertical de la chancadora de cono es más corto y no está suspendido como en la giratoria sino que es soportado en un soporte universal bajo la cabeza giratoria o cono. Puesto que no se requiere una boca tan grande, el casco chancador se abre hacia abajo lo cual permite el hinchamiento del mineral a medida que se reduce de tamaño proporcionando un área seccional creciente hacia el extremo de descarga. Por consiguiente, la chancadora de cono es un excelente chancador libre. La inclinación hacia afuera del casco
permite tener un ángulo de la 'cabeza mucho mayor que en la chancadora giratoria, reteniendo al mismo tiempo el mismo ángulo entre los miembros de chancado, como se aprecia en la Figura 4.20. Esto da a la chancadora de cono alta capacidad, puesto que la capacidad de una chancadora giratoria es proporcional al diámetro de la cabeza.

Las chancadoras de cono se especifican por el diámetro del revestimiento del cono. Los tamaños pueden variar desde 2 a 10 pies y tienen capacidades de hasta 3000 tc/h para aberturas de salida de 2 1/2 pulgadas. La amplitud de movimiento de una chancadora de cono puede ser hasta 5 veces la de una chancadora primaria que debe soportar mayores esfuerzos de trabajo. También operan a mucha mayor velocidad. El material que pasa a través de la chancadora esta sometido a una serie de golpes tipo martillo en vez de una compresión lenta como ocurre con la cabeza de la chancadora giratoria que se mueve lentamente.

Chancado secundario y terciario

¿Que es Chancado Secundario y Terciario?

Las chancadoras secundarias son más livianas que las máquinas primarias, puesto que toman el producto chancado en la etapa primaria como alimentación. El tamaño máximo normalmente será menor de 6 ó 8 pulgadas de diámetro y, puesto que todos los constituyentes dañinos que vienen en el mineral desde la mina, tales como trozos metálicos, madera, arcilla y barro han sido ya extraídos, es mucho más fácil de manejar. Las chancadoras secundarias también trabajan con alimentación seca y su propósito es reducir el mineral a un tamaño adecuado para molienda o chancado terciario si es el que el material lo requiere.

Las chancadoras usadas en chancado secundario y terciario son esencialmente las mismas excepto que para chancado terciario se usa una abertura de salida menor. La mayor parte del chancado secundario y terciario (chancado fino) de minerales se realiza con chancadoras de cono, aunque también se usan rodillos de chancado y molinos de martillo para ciertas aplicaciones.

Comparación entre chancadoras primarias

Al decidir entre una chancadora de mandíbula y una giratoria para una aplicación particular el principal factor es el tamaño máximo del mineral que deberá tratar el chancador y la capacidad requerida. Las chancadoras giratorias en general se usan cuando se requiere alta capacidad. Debido a que chancan durante el ciclo completo son más eficientes que las chancadoras de mandíbula.

La chancadora de mandíbula tiende a ser usada cuando la boca de la chancadora es más importante que la capacidad. Por ejemplo, si se requiere chancar material de cierto diámetro máximo, entonces una giratoria que tenga el tamaño de boca requerido tendrá una capacidad aproximada de tres veces la de una chancadora de mandíbula de la misma boca. Esto se puede apreciar comparando las áreas de las aberturas de admisión y descarga de chancadoras de igual boca. La chancadora giratoria proporciona una mucha mayor área de alimentación y descarga que una chancadora de mandíbula a un mismo gap de descarga. Esta característica no sólo le da mayor capacidad de procesamiento, sino que también lo hace más eficiente en el transporte de material dentro de la cámara. Una chancadora de mandíbula es limitada en este respecto.

Chancadoras giratorias

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

Esto tiende a aliviar el atorado debido al hinchamiento, y la maquina trabaja bien en chancado libre. El árbol esta libre para girar en torno a su eje de rotación en el mango excéntrico, de modo que durante el chancado los trozos de roca son comprimidos entre la cabeza rotatoria y los segmentos superiores del casco, y la acción abrasiva en dirección horizontal es despreciable.

Chancadoras de quijadas

El prototipo de la chancadora de mandíbula o de quijadas, actualmente en uso, fue patentado por Blake en EEUU, conduciendo a una verdadera revolución en la reducción de tamaños de rocas de gran calibre en gran escala. Constaba, como todavía en los modelos perfeccionados de hoy en día, de un marco o caja, robusto, de acero fundido o similar, con una cámara de chancado en un lado, formada por una mandíbula móvil (mas hacia el interior), ambas revestidas con “liners” reemplazables de desgaste de una aleación de alta resistencia al impacto y a la abrasión. La mandíbula móvil es impulsada por un poderoso mecanismo excéntrico, que ejerce una presión elevada sobre los trozos de mineral, hasta exceder su limite de ruptura (como se vera, los trozos de mineral se trituran en realidad, según grietas preexistentes).

Circuitos típicos de chancado

En todas las operaciones de plantas de chancado- molienda, el valor de la eficiencia se logra con el producto fino obtenido, típicamente bajo 100 micrones equivalentes a malla 150. Normalmente el numero de etapas de chancado se puede reducir dependiendo del tamaño de alimentación que acepta la etapa de molienda primaria.

Circuito típico de 3 etapas de chancado alimentado a un molino de barras:

Sección chancado

Chancado Primario

El chancado primario es la primera etapa de reducción del mineral tal cual llega a la mina. El tamaño inicial depende del tipo de minado y de transporte y de la escala de la explotación; de el depende, a su vez, el dimensionamiento y el diseño del equipo de chancado primario.

Si el mineral proviene de una explotación a tajo abierto, y sobretodo, si aquella se efectúa a gran escala, el tamaño inicial es función de la fragmentación primaria o secundaria (por ejemplo: profundidad, diámetro, espaciamiento y carga de explosivo de los taladros y altura de los bancos); capacidad y dimensiones del equipo de carguío (pala, retroexcavadora), etc.

El cuadro adjunto (reproducido del catalogo de la firma manufacturera telsmith/Barber Greene) muestra la relación entre dimensiones de cucharas de las palas, en yardas cubicas y el tamaño recomendado de chancadoras de quijadas (jaw crushers) y giratorias, especificando las dimensiones de su abertura de alimentación.

Descripción de maquinaria de conminución: chancado y molienda

En una planta de procesamiento de minerales, la reducción de tamaños o conminación del mineral se realiza en una secuencia de etapas. Esta reducción de tamaños en etapas permite una clasificación de os equipos y métodos empleados. En primer lugar se distingue entre chancado y molienda. El termino chancado (o trituración) se aplica a la conminución del material extraído de la mina hasta partículas de aproximadamente 1 cm. Se habla de molienda para referirse a la conminución de tamaños pequeños, 1 cm a 100 pm. Tanto el chancado como la molienda se subdividen a su vez en dos o tres etapas que se les denomina primaria, secundaria y terciaria. Dado que en algunos casos estas etapas de conminución pueden realizarse con el mismo tipo de equipos, los limites entre ellas no son rígidos. Mas aun, es posible que en algunas plantas en particular no se haga uso de todas ellas. Así, por ejemplo, una planta de molienda semiautogena no requiere de chancado secundario, terciario ni molienda primaria de barras.

valores típicos de ratios de reducción en equipos

Leyes de concentrado

Es la relación entre el tamaño de alimentación y el tamaño del producto que establece la razón de reducción (Ratio) en un determinado tamaño de partícula. El ratio de reducción es característico en los equipos de conminución y permite dimensionar los equipos en una determinada aplicación. La relación de reducción esta establecida por:

R=F₈₀/P₈₀

Donde F80 y P80 representan el tamaño al cual se halla el 80% de peso en cada caso.

Etiquetas de Technorati: Ratio,reducción

Plantas concentradoras

La preparación mecánica y la concentración de minerales

Tecnología que se ocupa de preparar y transformar mecánicamente los minerales.

Prepara los minerales obtenidos de la explotación de yacimientos, en productos aptos para ser sometidos a procesos que comprende la metalurgia extractiva.

Una planta concentradora es una unidad metalúrgica constituida por una serie de equipos y maquinas instaladas de acuerdo a un Lay Out o diagrama de flujo, donde la mena es alimentada y procesada hasta obtener uno o mas productos valiosos denominados concentrados y un producto no valioso denominado relave. Los minerales no sufren ningún cambio químico.

Determinación del Work Index (2)

Cuando necesitamos conocer el Wi de un mineral debemos establecer métodos que nos ayuden a determinarlo según las condiciones dadas:
En Trituración:
Así, si debemos hacerlo en la zona de trituración, tenemos los siguientes métodos:
1. Método directo:

Consiste en determinar la energía (Kw-h/Tm) para una relación de trituración determinada F/P. Para ello, se tritura una cantidad de mineral con granulometría conocida, determinando el valor de F en micras de la alimentación y P de la descarga, computando el tiempo de trituración empleado y midiendo la demanda de energía de la chancadora en vacío y con carga.

Para determinar la energía consumida en reducir de tamaño el mineral se emplea la ecuación:

Donde:

W: Energía consumida durante la reducción de tamaño, Kw-h/Tm
V: Voltaje aplicado al motor, voltios
A: Intensidad de corriente consumida, amp
t: tiempo, h
Cos (Rho) : Angulo de desfase entre V e I
M: Peso del mineral, Tm

Determinación del work index

El índice de trabajo WI, es un parámetro que depende del material y del equipo de conminución, por lo que es conveniente que en su obtención se utilice un mecanismo de ruptura similar al de la máquina para la cual se efectúa la determinación. Así, por ejemplo, se puede hacer ensayos de impacto (simulando etapas de trituración del material), ensayos en molinos de barras y ensayos en molinos de bolas, según se describe a continuación.

Test estándar de chancabilidad

El procedimiento experimental estándar de laboratorio, para determinar el índice de trabajo en la etapa de chancado, básicamente consiste en lo siguiente:
- Preparar el material a un tamaño comprendido entre 2 y 3 pulgadas.
- Colocar parte de dicho material entre 2 péndulos opuestos e iguales (30 lbs de peso cada uno), que pueden levantarse controladamente a distintas alturas de caída.
- Efectuar un test de impacto sobre el material, colocando la dimensión menor de la roca en la dirección del impacto a producir por ambos péndulos, los cuales se levantarán progresivamente, hasta producir la fractura requerida del material.
- El índice de trabajo (W¡; kwh/ton. corta) se calculará de un promedio de 10 test exitosos, mediante la fórmula:

Donde:
W¡ = índice de trabajo del material, aplicable a chancado (kwh/ton corta)
Ds = gravedad especifica del sólido
C = esfuerzo del impacto aplicado, necesario para fracturar el material (lb-pie/pulg de espesor de la roca).

Chancado: Relaciones de energía–tamaño de partícula

Desde los primeros años de aplicación industrial de los procesos de conminución al campo de beneficio de minerales, se pudo constatar la relevancia del consumo de energía especifica como parámetro controlante de la reducción de tamaño y granulometría final del producto, en cada etapa de conminución.
En términos generales, la energía consumida en los procesos de conminución se encuentran estrechamente relacionada con el grado de reducción de tamaño alcanzado por las partículas en la etapa correspondiente. Por otro lado, se ha logrado demostrar que en las etapas de chancado y molienda convencional la energía mecánica suministrada al equipo de conminución supera entre 10 a 100 veces el consumo teórico de energía requerida para crear nuevas superficies; es decir, menos del 10% del total de energía entregada al equipo de conminución es efectivamente empleada en la fragmentación de las partículas.
Energía suministrada para reducción de tamaño

Material que se fractura:
- Reordenamiento cristalino
- Energía superficial
- Deformación elástica de las partículas
- Deformación plástica de las partículas
Maquina de conminución y efectos interpartículas
- Fricción entre partículas
- Roce entre piezas de la maquina
- Anergia cinética proporcionada a la maquina
- Deformaciones elásticas de la maquina
- Efectos eléctricos
- Ruido
- Vibraciones de la instalación

Chancado : Etapas de conminución

Los productos minerales en bruto son chancados y/o pulverizados por varias razones. Algunos de los objetivos mas importantes para reducir de tamaños un mineral son: lograr la liberación de especies minerales comerciables desde una matriz formada por minerales de interés económico y ganga; para promover reacciones químicas rápidas a través de la exposición de una gran área superficial; para producir un material con características de tamaño deseable para su posterior procesamiento, manejo y/o almacenamiento; y satisfacer requerimientos de mercado en cuanto a especificaciones de tamaños particulares en el producto.

R.T. Hukki en 1961propuso la clasificación de etapas básicas de reducción de tamaño de partículas que se presentan en la tabla 1:

Tabla 1 Etapas básicas en conminución

Etapa de reducción de tamaño	Tamaño mayor	Tamaño menor
Explosión destructiva	Infinito	1 m
Chancado primario	1 m	100 m
Chancado secundario	100 m	10 mm
Molienda gruesa	10 mm	1 mm
Molienda fina	1 mm	100 µm
Remolienda	100 µm	10 µm
Molienda superfina	10 µm	1 µm

Chancado: mecanismos de conminución

1.Generalidades

Conminución es un termino utilizado para indicar la reducción de tamaño de un material y que pueden se aplicado sin importar el mecanismo de fractura involucrado. Entre los equipos de reducción de tamaño se incluyen, chancadoras (trituradoras), molinos rotatorios de varios tipos, molinos de impacto y molinos de rodillos. Algunas maquinas de conminución efectúan la reducción de tamaños a través de compresión lenta, algunos a través de impactos de alta velocidad y otros principalmente a través de esfuerzos de corte o cizalle.

El ros de la conminución y de las operaciones unitarias relacionadas a ella es de gran importancia. Esto es especialmente cierto en términos de los costos de operación, ya que estos procesos unitarios representan la mayor fracción de los costos totales en el procesamiento de minerales, como se cio anteriormente. Además, son procesos caros desde el punto de vista de capital.

2.Mecanismos de conminución

Los minerales poseen estructuras cristalinas y sus energías de unión se deben a los diferentes tipos de enlace que participan en la configuración de sus átomos. Estos enlaces interatómicos son efectivos solo a corta distancia y pueden ser rotos por la aplicación de esfuerzos de tensión o compresión.

Para desintegrar una partícula se necesita una energía menos que la predicha teóricamente, debido a que todos los materiales presentan fallas que pueden ser macroscópicas (grietas) o microscópicas.

Se ha demostrado que estas fallas son sitios en que se concentran los esfuerzos aplicados. Las grietas se activan aumentando la concentración de esfuerzos, que causan su propagación, produciendo la desintegración de la partícula.

Los mecanismos presentes en un evento de conminución puede ser:

Fractura: es la fragmentación de un cuerpo solido en varias partes debido a un proceso de deformación no homogénea. Los métodos de aplicar fractura en un mineral son:
1. Compresión: la aplicación de esfuerzos de compresión es lenta. Normalmente se produce en maquinas de chancado en que hay una superficie fija y otra móvil. Da origen a partículas finas y gruesas. La cantidad de material fino se puede disminuir reduciendo el área de contacto utilizando superficies corrugadas. $fractura por compresión$
2. Impacto: Es la aplicación de esfuerzos comprensivos a alta velocidad. De esta manera la partícula absorbe mas energía que la necesaria para romperse. El producto, normalmente, es muy similar en forma y tamaño.
3. Cizalle: El cizalle ocurre como un esfuerzo secundario al aplicar esfuerzos de compresión y de impacto. Produce gran cantidad de finos y, generalmente, no es deseable.
Astillamiento: La ruptura de esquicios de una partícula, ocurrida por la aplicación de esfuerzos fuera del centro de la partícula, genera el mecanismo de astillamiento.
Abrasión Cuando el esfuerzo de cizalle se concentra en la superficie de la partícula se produce abrasión.

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Técnicas de muestreo de minerales

Muestreo manual

Dentro de los métodos y dispositivos de partición manual se menciona:

1. Coneo y cuarteo (Pala y cucharon): Es probablemente el mas viejo de todos los métodos de muestreo probabilístico. También se le llama cuarteo cornisa, ya que se origino en las minas de estaño de Cornwall. Se ha empleado con lotes de hasta 50 toneladas, pero en la actualidad su uso se ha limitado a lotes de mesón de una tonelada con materiales a –50 mm.

Los pasos típicos a seguir para llevar a cabo este procedimiento son tres:

El material se extiende en una placa lisa de fierro o una superficie de concreto fácil de limpiar. Se apila en forma cónica colocando cada palada exactamente en el ápex. Esta operación se repite 2 o 3 veces con el propósito de dar a las partículas una distribución homogénea respecto a un eje de revolución, esto es, homogeneidad giratoria o simetría respecto al eje vertical.

El material se distribuye por medio de una pala para formar, primero, un cono truncado y, después, un pastel circular plano, respetando lo mas posible la simetría lograda en el primer paso.

El pastel circular se divide en 4 partes a lo largo de dos diagonales perpendiculares entre si. Dos cuartos opuestos se separan como muestra (por ejemplo : A y C o B y D) y el par restante es el rechazo.

Este método consume mucho tiempo y es costoso, la experiencia muestra que no es mas exacto, mas preciso o mas barato que el paleo alternado, que logra la misma razón de corte (1/2) con la misma herramienta (pala o cucharón)

Rifleado

El partidor de rifles, conocido también como partidor de Jones, consiste en un ensamble de un numero par de chutes, idénticos y adyacentes, normalmente entre 12 y 20.

Los chutes forman un ángulo de 45° o mas con el plano horizontal y se colocan alternadamente opuestos para que dirijan el material a dos recipientes colocados bajo ellos. El material se alimenta por medio de un cucharon rectangular después de haber distribuido el material uniformemente en su superficie. Cada uno de los recipientes recibe una muestra potencial.

Existe la posibilidad de introducir una desviación cuando se usa un partidor de rifles de manera asimétrica. Cuando el cucharon se descarga muy rápido y muy cerca de un lado, es posible que uno de los juegos de chutes derrame hacia el otro juego; entonces una de las muestras potenciales es sistemáticamente mas pesada que la otra.

El rango normal para el uso de partidores de rifles es:

Tamaño máximo de partícula: alrededor de 15 mm
Peso del lote: desde 100 g hasta algunos cientos de Kg
Peso de la muestra: hasta unos cuantos gramos.
Naturaleza del material: solidos secos.

No se recomienda el uso de partidores para cortar muestras de material que tengan partículas mas grandes que la mitad de la abertura del chute, ya que se puede producir puenteo.

Cuando se usan los partidores de rifles para propósitos técnicos, se puede observar la “regla de alternar” para suprimir cualquier desviación eventual.

Paleo fraccionado y alternado

El paleo fraccionado es ciertamente el mas barato y sencillo de los métodos masivos de muestreo. Consiste en mover el lote por medio de una pala manual o mecánica, separando una muestra formada por una palada de cada N, logrando una relación de corte = 1/N

Paleo fraccionado verdadero: Las paladas extraídas de un lote se depositan en la parte superior de N distintos montones, los cuales al terminar con el lote “L”, se convierten en N muestras potenciales idénticas de igual volumen.
Paleo fraccionado degenerado: Cada enésima palada se deposita en el montón n°1 y el resto, paladas del ciclo, se depositan en el montón n°2 por lo tanto, el montón n°1 es la muestra predeterminada y el montón n°2 es el rechazo predeterminado.

Paleo alternado

Es un paleo fraccionado caracterizado por N=2 y una relación de muestreo t = 1/2. EN este método existe la posibilidad de una desviación cuando se muestrean gruesos, ya que una porción (mayor o menor) de ellos puede quedar en una de las fracciones.

El rango de uso de el paleo fraccionado es diferente si se maneja por medio de palas manuales o mecánicas.

Para palas manuales:

Naturaleza del material: solidos secos, húmedos o incluso pegajosos.
Tamaño máximo de partícula: rara vez se usa para fragmentos mas gruesos de 100 mm (4”)
Peso del lote: hasta de algunas toneladas
Peso de la muestra: el paleo alternado puede implementarse y suministrar muestras tan pequeñas como un gramo ( por medio de espátulas químicas)
Capacidad de la pala: menos de M/30*N

Para palas mecánicas:

Naturaleza del material:solidos secos, húmedos o incluso pegajosos.
Tamaño máximo de la partícula: hasta de 250 o 300 mm.
Peso del lote: hasta de varios miles de toneladas
Peso de la muestra: hasta de unas cuantas toneladas.
Relación de partido: desde 1/2 hasta 1/10.
Capacidad de la pala: menos de M_/30*N.

Por experiencia, el paleo fraccionado, especialmente el paleo alternado, siempre es mas fácil, barato y, eventualmente, mas digno de confianza que el coneo y cuarteo.

Muestreo automático

Este tipo de muestreo es el que emplea dispositivos movidos mecánicamente en forma continua o intermitente para extraer incrementos que se reúnen para formar la muestra.

Cuando el equipo esta bien instalado y tienen un mantenimiento y supervisión de su operación adecuados produce muestras prácticamente sin desviación, pero su característica autónoma, tiende a se descuidado, lo cual genera los siguiente problemas:

Modificación de los bordes del cortador por deformación o incrustaciones.
Deposito de material dentro del cortador que se desprende esporádicamente.
Captación de salpicaduras o escurrimientos ajenos al flujo.
Bloqueo en la trayectoria o cambios en la velocidad por materiales acumulados.
Fallas en los interruptores cuando son equipos intermitentes.

En algunas plantas se instalan torres de muestreo, en las cuales se realizan operaciones de muestreo y trituración alternadas para obtener la muestra final de manera automática y sin la intervención humana. Hay que hacer notar algunos errores que se pueden presentar desde el diseño de estos aparatos hasta su uso:

Falta de tolvillas amortiguadoras y alimentadores de flujo constante entre las etapas de trituración y muestreo.
Relaciones de muestreo demasiado elevadas.
modificaciones por uso
modificaciones posteriores sin considerar la filosofía original y las consecuencias de dichas modificaciones.

Divisores sectoriales

Para muchos trabajos de pruebas y algunos analíticos, es necesario tener varias muestras iguales entre si. En forma manual se pueden obtener por paleo fraccionado, pero requiere de mucho tiempo y cuidado, por lo que es mejor emplear dispositivos mecánicos, que, en este caso, se les llama divisores sectoriales.

Los divisores sectoriales son dispositivos que pueden tener dos arreglos:

Alimentador giratorio, partidores y recipientes estacionarios.
Partidores y recipientes giratorios y alimentador estacionario.

En la siguiente figura se muestra un ejemplo del primer caso.

Estos divisores pueden generar un numero grande de partes iguales o, cuando así se requiera, se pueden obtener fracciones mayores o menores, ya que sea por acumulación de partes menores o por la instalación de recipientes de diferente tamaño y pueden manejar material seco y pulpas.

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Técnicas experimentales en procesamiento de minerales (3)

3. Muestreo de minerales

Generalidades

El muestreo de los minerales ya sea cuando estos se hallan in situ o han sido depositados por diversas causas y condiciones en un lugar ajeno a su origen, incluida la mano del hombre, es un aspecto muy importante que nos permitirá obtener resultados eficientes en actividades como la exploración de yacimientos mineros, evaluación de prospectos, proyectos mineros, explotación de la mina, etc., tanto por lo que se refiere al sistema en si como a la importancia desde el punto de vista económico.

Es necesario estar consciente que, a no se por casos excepcionales, el material depositado tendrá una distribución heterogénea tanto en tamaño como en leyes. Esta condición en muchas ocasiones puede ser producida a propósito con el fin de desviar los resultados del muestreo. también hay que tomar en cuenta que a menudo no hay espacio suficiente para el deposito del mineral y, por lo tanto, para su muestreo.

Como la única manera de conocer el material es por medio de análisis, se deberá iniciar el trabajo con la extracción de ejemplares representativos del lote, tanto en tamaño como en el resto de características.

Definición de términos

Los términos mas comunes a emplear en el muestreo son:

Esquema de muestreo: secuencia de operaciones selectivas (muestreo) y no selectivas (operación) realizadas sobre un lote y terminando con la extracción de una o varias muestras para su análisis físico o químico.

Etapa de muestreo: proceso selectivo implementado sobre una porción dada de material (lote original o muestra previa) para reducir su volumen sin alterar (demasiado) sus características físicas o químicas.

Etapa de preparación: secuencia de operaciones no selectivas, tales como transferencia, quebrado, molido, secado, mezclado, etc., aplicadas sobre una porción (lote o muestra) para llevarlas en forma conveniente a la siguiente etapa de proceso.

Lote “L”: una porción de materia cuya composición debe ser estimada. Puede referirse desde cantidades del millón de toneladas hasta un frasco de 50 gramos.

Partícula o fragmento “F”: unidad compacta e indivisible durante una operación de selección. Un aglomerado puede actuar como partícula durante una etapa de muestreo.

Incremento “I”: un grupo de partículas extraídas de un lote en una sola operación de extracción del dispositivo del muestreo.

Muestra “S”: Una parte del lote obtenida por la unión de varios incrementos o fracciones del lote destinada a representarlo en operaciones futuras. Solo puede llamarse muestra a la porción representativa del lote.

Rechazo de muestreo “R”: complemento de la muestra, por definición: R=L-S

Muestra de laboratorio: muestra con peso conveniente que se entrega a laboratorio, en donde se realiza una mayor preparación y análisis.

Muestra de análisis: es la ultima del esquema de muestreo que se envía como un todo para someterse a un proceso analítico.

Objetivo

Es obtener una porción del lote original que lo represente lo mas completamente posible en la propiedad (física o química) que se desee evaluar.

Se deben buscar resultados precisos y reproducibles. Los equipos y dispositivos que se empleen deben poseer las características necesarias para cumplir los objetivos.

Análisis de componentes físicos y químicos

El propósito del muestreo es preparar una o varias porciones de material para su estudio o análisis, La teoría del muestreo de materia en forma de partículas comprende las proporciones o porcentajes de los componentes físicos, mientras que el ensaye determina el porcentaje de los componentes químicos.

Los componentes físicos pueden ser activos o pasivos:

Activo: cuando entra en la definición de la porción a ser estimada

Un grupo de minerales cuando se estima la composición química o mineralógica del lote
Un grupo de tamaños cuando se estima el análisis de tamaños de lote
La fase solida y la fase liquida cuando se estima la concentración de una pulpa.

Pasivo: cuando no entra en la definición de la porción a ser estimada

El fluido de los intersticios cuando se estima la composición química o mineralógica o la distribución de tamaños.
El aire de los intersticios cuando se estima el contenido de humedad de un solido.

Al componente físico o químico cuya proporción debe estimarse se le llama “componente critico” y su proporción se llama “contenido critico”, el cual se conoce comúnmente como “ley” o “porcentaje” y se representa por “a”.

El análisis es entonces la estimación del contenido critico y puede ser:

Distribución de tamaños (granulometría)
Contenido de humedad
Concentración de solidos en una pulpa
Ensaye de oro y plata
Análisis químico de algún elemento.

Errores de muestreo

Son aquellos que se producen como consecuencia de la ejecución del muestreo. Esto se debe a que como se manifestó anteriormente, un determinado lote de mineral presenta una distribución heterogénea tanto en tamaños de partícula como en leyes. Asimismo, intervienen otros factores como la extracción de las muestras de un determinado lote y su preparación hasta obtener la muestra para el proceso analítico (ensaye químico, pruebas metalúrgicas, etc.)

Para el análisis de los errores se usan las operaciones que causan errores, tales como:

Operaciones de muestreo: son todas aquellas que contribuyen al error total de muestreo, TE.
Operaciones analíticas: son las que generan el error de análisis AE, tales como ensaye, análisis de humedad, granulometría, % de solidos en pulpa.

Error de estimación total

El error de estimación total OE involucra todos los errores tanto de preparación como de análisis:

Error total de muestreo, TE: considerando al muestreo en su sentido mas amplio, esta se realiza como una secuencia de etapas de reducción de tamaño de los fragmentos y de la cantidad de los mismos.Es el resultado de todos los errores que se tienen en cada etapa. TE=TE1+TE2+…+TEn
Error de análisis, AE: involucran las operaciones analíticas tales como ensaye,análisis de humedad, granulometría, porcentaje de solidos en pulpa,etc..

En resumen, el error de estimación total (OE) esta compuesto por la suma de todos los errores de muestreo y el error de análisis:

OE=TE + AE, donde

TE = FE + GE + QE₂ + QE₃ + WE + DE + EE + PE

Asimismo:

FE : Error fundamental (constitución del mineral: mineralogía)

GE : Error por segregación (distribución de partículas en el lote = heterogeneidad)

QE₂: Error de fluctuación de calidad en un rango grande.

QE₃: Error de fluctuación periódica de la calidad (Ej. acumulación de molinos, etc.)

WE : Error cuantitativo (flujo o pesado = error de pesada)

DE : Error de delimitación del incremento (geometría)

EE : Error de extracción del incremento (regla del rebote)

PE : Preparación (contaminación, perdidas, alteración de composición química, física, equivocación no intencional, acción intencional, fraude)

Teoría de Pierre Gy

Establece como concepto básico que la variabilidad en el análisis de una muestra en un laboratorio depende de la masa de la muestra y la distribución de partículas y sus tamaños en la muestra. Relaciona el error fundamental FE y el error por segregación GE.

Los mayores esfuerzos, incluyendo reducción de tamaño de partículas y distribución heterogénea, son para minimizar FE y GE. La relación entre FE, tamaño de partícula y tamaño de muestra se presentan en la ecuación resumida de Gy:

Donde:

FE^2 : Varianza del error fundamental, %

Ms : Masa de muestra, gramos

λ : Densidad de la muestra, g/cm

d : diámetro máximo de partícula, cm

Error de delimitación (DE):

Es correcta (no hay error) si todos los elementos de la sección transversal se interceptan por el cortador del muestreador durante el miso periodo de tiempo t.

Se distinguen los siguientes tipos de muestreo de partículas:

Muestreo de un flujo que cae: Los cortadores para este tipo de muestreo son: cortadores de trayectoria recta, cortadores de trayectoria circular. En ambos casos se debe tener en cuenta que la geometría del cortador debe de ser la correcta para cumplir lo enunciado línea arriba y no caer en el error.

Muestreo de una corriente en caída libre: En este caso se distinguen las categorías de muestreadores: en movimiento continuo y muestreadores en forma intermitente. Aquí las condiciones de lo correcto se indican que la velocidad del cortador debe permanecer constante durante su viaje a través de la corriente y permanecer uniforme de un incremento al siguiente.

Entre los diversos sistemas de mando usados en los muestreadores se encuentran los siguientes: eléctrico, neumático, hidráulico, magnético y manual.

Muestreo en banda detenida: Es un método común, recomendado por algunas normas internacionales para chequear posibles desviaciones en muestreadores de flujo descendente.

Muestreo en dos dimensiones: Se aplica a carros o vagones con material fino. El muestreo con tubos nunca alcanza delimitación correcta.

Error de extracción del incremento (EE)

Aplica la regla del rebote o del centro de gravedad (posición critica en la cual el fragmento puede caer o no en el incremento cuando es extraído). Es decir, la extracción del incremento es correcta si esta regla es respetada. Establece tres reglas de exactitud de extracción para el ancho y velocidad del cortador.

1era regla de exactitud de extracción

Para d > 3mm, W ≥ W₀= 3d_m

Para d < 3mm, W ≥ W₀ = 10mm

2da regla de exactitud de extracción

Independientemente del diámetro máximo d_m:

con W = n*W₀ para n > 1 , V ≤ V₀

V = (1 + n) * 0.3, m/s

3ra regla de exactitud de extracción

La solución correcta mas barata se define por W = W₀, independientemente de d_m, y :

V = V₀ = 0.6 m/s

Donde :

d : diámetro máximo de partícula (mm)

W : ancho del cortador

W₀ : ancho critico del cortador

W₀/d_m : factor de proporcionalidad

V₀ : velocidad critica del cortador

V_0n : Velocidad critica del cortador cuando n = W/W₀

Ecuación practica para definir etapas de reducción de tamaño y muestreos sucesivos

M_s= K * d³

M_s : Peso mínimo de muestra, gramos
d : Tamaño máx.. de partículas, cm
K : 125000 problemas comunes
60000 bajo costo
250000 Alta precisión

Se construye la ecuación y = Kx³ y se plotea en papel logarítmico, donde y = M_s ; x = d

Al obtener la recta (línea de seguridad) los valores a la derecha estarán en el lado inseguro y a la izquierda en el lado seguro.

Etiquetas de Technorati: Muestreo,Minerales

Técnicas experimentales en procesamiento de minerales (2)

2. Funciones de distribución de tamaños:

La resolución de un análisis granulométrico, pueden ser generalizados y cuantificados por expresiones matemáticas llamadas funciones de distribución de tamaños, que relacionan el tamaño de partícula (la abertura del tamiz que retiene o deja pasar a la partícula), con un porcentaje en peso, generalmente el acumulado retenido o pasante.

2.1 Ecuación de Gates-Gaudin-Schumann (GGS)

Es la expresión matemática de la función de distribución de tamaños desarrollada por los investigadores Gates, Gaudin y Schumann entre 1915 y 1940, la cual es:

Donde:

F(x) : % de peso que pasa la malla x

K₁₀₀: Tamaño pasa a 100% si la función fuera recta.

m : Angulo de la recta en papel log-log (pendiente)

La forma habitual de representar la distribución de Gates-Gaudin-Schumann (G-G-S) es un grafico log-log, donde en las ordenadas se plotea el log F(x) y en las abscisas el log x.

De la ecuación anterior se linealiza en papel logarítmico en la siguiente nueva ecuación:

Representación de la distribución G-G-S en papel log-log.

Donde m es la pendiente de la recta y log (100/K^m) la ordenada en el origen.

De acuerdo a lo anterior si se tiene un conjunto de datos experimentales de tamaño de partícula y sus correspondientes porcentajes en peso acumulados pasantes, el ajuste de estos datos a la distribución de GGS, se deberá probar graficando en papel log-log, el tamaño de partícula contra el porcentaje en peso acumulado fino correspondiente y verificando la correlación de los puntos a un línea recta ( se pude utilizar el método de los mínimos cuadrados).

Se nota, que la ecuación GGS es la mejor expresión disponible para una distribución regular de tamaños de partículas, pero que solamente es aproximada, ya que existen curvaturas pronunciadas en las fracciones gruesas (85% pasando la malla).

Sin embargo, la curva obtenida por graficación sobre papel log-log es útil para determinarse una malla de gran importancia practica como parámetro de control del proceso de conminución, conforme se vera mas adelante.

Se trata de la malla por la que pasa 80% del material, ya sea de alimentación, F80, o de producto, P80, que caracterizan la granulometría entrante y saliente de la maquina correspondiente y que forman parte de ciertas ecuaciones con que se evalúa la eficiencia y diversos aspectos de la operación.

Una de las aplicaciones de los parámetros F80 y P80, es la razón de reducción de las maquinas de conminución, F80/P80, que constituyen la expresión generalmente aceptada del grado de disminución de tamaño que se produce en dicho equipo.

Etiquetas de Technorati: Granulometria,Gates-Gaudin-Schumann,GGS

Fases comprendidas:

¿Por que es importante la doble capa de cargas eléctricas en los fenómenos de la flotación?

Generalidades

Definición, fundamentos y justificación

Clasificadores mecánicos

Generalidades

Curva de partición de un clasificador

El sonido de las barras o bolas en el molino

La densidad de la descarga del molino

El amperaje

Blindajes: (conocidos también como forros o chaquetas).

Cuerpos moledores

Porcentaje de solidos en las pulpas

Carga de mineral

Alimentación de agua

Carga moledora

Generalidades

TAMIZAJE

¿Que es Chancado Secundario y Terciario?

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