Procesamiento de minerales

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.

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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.

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Técnicas experimentales en procesamiento de minerales

1. Análisis granulométrico y distribución de productos

El progreso y el producto del proceso de reducción de tamaño son caracterizados mediante la medida del tamaño de las partículas generadas como producto de la conminución. A esta medida se le denomina análisis granulométrico.

La determinación de tamaño de partículas generadas por conminución de los minerales, se efectúa comúnmente por tamizaje (en seco o en húmedo), sobre una serie de tamices de aberturas cuadradas, montadas en un aparato vibrador. La progresión de aberturas entre los diversos tamices, obedece a ciertas normas internacionales o de uso común.

Los tamices normados son construidos con diámetros y con grosores de alambres estándar y su abertura entre un tamiz y el inmediatamente siguiente de la serie, tiene una razón de “raíz de 2”. Las aberturas se expresan en mm (milímetros), micrones (milésimas de milímetro), en pulgadas o en numero de malla de las series Tyler (de aplicación frecuente), ASTM o a veces USBS.

Para fines prácticos, se utiliza muy raramente la serie completa de tamices, en cambio se usa únicamente aquellos tamaños de importancia para la aplicación correspondiente. En todo caso, se dispone los tamices en orden decreciente de abertura, colocando el mas grueso en la parte superior del aparato y el mas fino al fondo.

Los tamices mas finos empleados para tamizaje de productos de molienda fina son de 200 mallas, 325 mallas, o rara vez, de 400 mallas por pulgada lineal, equivalente a 37 micrones. Estas mallas finas, que requieren rutinariamente un tamizaje húmedo y una manipulación relativamente engorrosa para evitar que las partículas se peguen al tamiz, son de poco uso en el estudio de la granulometría de productos de chancado intermedio, salvo para el producto final del chancado fino que será alimento a los molinos.

El resultado de las determinaciones granulométricas, como los pesos de las fracciones retenidas sobre un tamiz experimental, son tabulados y frecuentemente, se calcula y tabula los pesos acumulativos que pasan por o alternativamente quedan encima de una malla determinada.

En la tabla siguiente se muestra un ejemplo de representación del análisis granulométrico:

En la primera columna se presenta mallas, mientras que en la segunda, las aberturas de malla x. La tercera corresponde a los porcentajes en peso de material retenido en cada malla, f(x). La cuarta columna representa los porcentajes acumulados G(x) y la quinta los porcentajes acumulados pasantes F(x). Cada fila presenta los datos obtenidos para un tamiz de abertura x.

En este arreglo se cumplen las siguientes relaciones:

Representación de datos de un análisis granulométrico

1 Malla	2 Abertura de malla x	3 Porcentaje en peso f(x)	4 Porcentaje en peso acumulado G(x)	5 Porcentaje en peso pasante F(x)
	x	-	-	100.00
	x₁	f(x₁)	G(x₁)	F(x₁)
	x₂	f(x₂)	G(x₂)	F(x₂)
	-	-	-	-
	-	-	-	-
	x_n-1	f(x_n-1)	G(x_n-1)	F(x_n-1)
	x_n	f(x_n)	100.0	-

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Conminución de minerales: generalidades

Para entender la conminución de minerales, debemos tener claro los conceptos básicos en cuanto a los materiales involucrados en la explotación.

1. Mineral: Elemento o combinación química formado mediante un proceso inorgánico natural, con una composición química definida con un arreglo de átomos ordenado o estructura cristalina. Mientras que las rocas son mezclas de minerales que pueden tener una composición muy variada.

2. Mena: Independientemente de las clasificaciones para los minerales, se considera mena aquellos que tengan un valor comercial determinado, o que el valor metálico o sus compuestos puedan ser posibles de recuperar por un proceso de beneficio económico.

3. Ganga: Acá se consideraría al mineral que se encuentra junto a la mena y disminuye la concentración del mineral valioso, esta vendría a ser la parte que se trata de descartar en la etapa de concentración y que no tiene valor comercial.

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Clasificación de los minerales:

Los minerales se clasifican desde diferentes puntos de vista, se conocen en la actualidad aproximadamente 4000 especies, Las clasificaciones se llevan a cabo considerando su composición química, sistema cristalino, características físicas (tales como: color, transparencia, brillo, textura, dureza, tenacidad, fractura, peso especifico, etc. y también en base a otras propiedades como las ópticas, eléctricas, magnéticas, etc.)

Por su composición química:

1. Elementos (carbón, incluyendo su forma especial como grafito y diamante) azufre como producto de sublimación volcánica y como producto de reducción en la proximidad de ciertos yacimientos petroleros; metales como Pt, Au, Ag, Cu, Bi nativos, pequeñas cantidades de Sb, Os, Ir y Pt, así como combinaciones de Fe/Ni.

2. Sulfuros, incluyendo arseniuros, antimoniuros, sulfoarseniuros, sulfoantimoniuros y combinaciones de metales como Cu, Zn, Pb, Cd, S, Fe, Ag, etc. La mayor parte de los minerales económicamente importantes en minería, como galena (Pb), blenda o escalerita ( Zn), pirita (Fe), calcopirita, chalcocita, covelina (Cu/Fe), etc.

3. Halogenuros, tales como NaCl, KCl (silvina), AgCl (Kerargirita). Cu₂(Oh)₃CI (atacamita), CaF₂ (fluorita): se destacan por enlaces iónicos en contraste con los sulfuros cuyos enlaces sean preferentemente de tipo covalente o metálico.

4. Óxidos e hidróxidos: principalmente de Fe, Al, W, Ti, Sn, Nb, V, Ta, Mn, Sb, As, etc., algunos de los cuales son de origen secundario.

5. Nitratos (Na y K) de tipo sedimentario.

6. Boratos (Na, Mg/Ca)

7. Sulfatos (Ca = Yeso o anhidrita, Pb, etc.) y oxisales de Cr, W, Sn (cromatos, wolframatos, stannatos de diversos cationes como wolframia, scheelita, etc.)

8. Fosfatos, vanadatos y arseniatos;

9. Silicatos, que en forma de silice (SiO₂) y sales de Na/Ca/Al/Mg/Fe y otros cationes, constituyen la mayor parte de las rocas de la corteza terrestre, al mismo tiempo que las gangas estériles de los minerales alimentados a las plantas concentradoras y desechadas por estas.

Las categorías 1,2,7 y 9, ocurre mas frecuentemente en la minería peruana, y la metalurgia tiene interés en aprender a conocer a las principales especies para identificarlas y apreciar ciertas propiedades que repercuten sobre su alimentación, o “cabezas”, de las plantas concentradoras, si no igualmente a los productos intermedios y finales, a fin de controlar visualmente el progreso de los procesos de concentración y la naturaleza de las perdidas.

Por sus propiedades físicas:

las siguientes características de las especies mineralógicas servirán para identificarlas , por la vía física, es decir, previo a determinaciones químicas analíticas en laboratorio:

1. Estructura cristalográfica: a determinarse en forma macroscópica, pero también microscópica y por rayos X. Los principales hábitos cristalográficos son: isométrico, tetragonal, ortorrómbico, monoclínico, triclínico y hexagonal.

2. Color y brillo: se distingue brillo metálico, submetálico y no metálico. Los colores son a veces variables en función de las impurezas y grados de oxidación/ alteración de las especies.

3. Rayado: observando polvo finamente molido, o la raya dejada sobre una tabla de porcelana sin pulir, se puede obtener datos característicos sobre diversas especies.

4. Clivaje y ruptura: la forma de ruptura de diversas especies es típica y ayuda a identificarlas “en el campo”.

5. Dureza: este parámetro resulta muy útil en la identificación, para lo cual se ha establecido una escala de 10 grados de dureza, llamada Escala de Mohs, correspondiendo el grado 10 al mineral mas duro, diamante, y el grado 1 al mas blando, talco.

10. Diamante 9. Corindón 8. Topacio 7. Cuarzo 6. Ortoclasa

5. Apatita 4. Fluorita 3. Calcita 2. Yeso 1. Talco

En as pruebas “de campo” se puede aplicar la siguiente regla: la uña corresponde a una dureza 2.5 y la cuchilla a la dureza 5.5 a 6.

6. Densidad: La determinación de la densidad de las especies mineralógicas por alguno de los métodos prácticos de laboratorio mas usados (midiendo peso y volumen de la muestra respectiva) puede dar datos importantes acerca de su identificación, aunque rara vez la densidad es un parámetro fijo en vista de las microinclusiones de impurezas, etc., si no esta mas bien representada en un rango. Aparte de los problemas de identificación, la densidad es fundamental para investigar la factibilidad de efectuar ciertas separaciones gravimétricas.

Por sus propiedades eléctricas y magnéticas:

1. Electroconductividad: Se manifiesta por la conductividad eléctrica, los metales nativos son conductores eléctricos excelentes, los sulfuros son semiconductores.

2. Magnetismo: Es el grado de susceptibilidad que presentan los minerales a la presencia de un campo magnético. Por esta razón, los minerales pueden ser separados entre si mediante un electroimán.

LINKS:

http://es.wikipedia.org/wiki/Mineral

http://www.monografias.com/trabajos10/fimi/fimi.shtml

http://es.wikipedia.org/wiki/Mena_(miner%C3%ADa)

Atlas petromineralogico de minerales y rocas del Perú