METALURGIA DE LOS MINERALES

METALURGIA DE LOS MINERALESMETALURGIA DE LOS MINERALES -- MINERALURGIALa Metalurgia de los Minerales, llamada tambin Mineralurgia, Beneficio, o Procesamiento de Minerales, comprende los siguientes aspectos:ASPECTOS O ALCANCES DE LA MINERALURGIA

1.- PREPARACIN MECNICAReduccin de Tamao - La Liberacin de las partculas Valiosas.-La reduccin de tamao es el primer proceso. Tanto en la Contracion como en la lixiviacin.La concentracin y Lixiviacion requieren primero liberar las partculas valiosas (oro libre o sulfuros) que se encuentran en las rocas mineralizadas. Es decir si hay partculas valiosas de tamao fino asociadas con otras partculas de tamao fino pero estriles, lo que tenemos que hacer es separarlas, y para eso tenemos primero que moler todo a tamao fino suficiente para poder separarlas. La Granulometra, el tamao de partculas, se establece con las Mallas Estndar USASTM, usadas en la industria y minera. La Tabla ASTM (US) usada mas comnmente en la actualidad, se basa en una progresin geomtrica de raz cuarta de dos. Es decir cada sucesiva apertura es 1.189 veces (raz cuarta de dos) el ancho de la apertura de la Malla previa. Cada cuarta Malla se duplica el tamao de la partcula que pasa por la malla.La Tabla Tyler fue usada por la minera universalmente hasta hace pocos aos.

Etapa 1: ChancadoEl mineral de la mina se presenta en tamaos desde menos de 1 mm hasta fragmentos de 1 mt de dimetro, por lo que el primer objetivo es Chancar para obtener un tamao uniforme y conveniente para pasar a los molinos de bolas que pueden recibir mximo (12.7 cm) o mejor aun de 3/8 de pulgada (9.0 mm), dependiendo de la planta. Los Molinos SAG reciben un tamao mayor, hasta 4.La reduccin a o 3/8 se logra en varias etapas utilizando chancadoras ms grandes a ms chicas.

Por decir, en un Tajo Abierto: En la etapa primaria, el mineral se reduce del tamao mximo a 8.En la etapa secundaria, el material se reduce a 3.En la etapa terciaria, el material llega finalmente a o 3/8 de pulgada.

Las chancadoras son movidas elctricamente, son pesadas, muy fuertes, y de grandes dimensiones. La roca se tritura mediante mandbulas que se abren y cierran continuamente, o conos con movimiento excntrico, las piezas que chancan el mineral son de acero al manganeso-cromo de alta resistencia a la tensin y al desgaste. Las chancadoras son alimentadas por la parte superior y descargan el mineral chancado por su parte inferior a travs de una abertura graduada de acuerdo al dimetro requerido. El chancador primario es el de mayor tamao. En algunas plantas de operaciones, este chancador se ubica en el interior de la mina (cerca de donde se extrae el mineral).

Etapa 2: La MoliendaEl material que viene de la chancadora, pasa al proceso de molienda donde diferentes molinos reducen an ms su tamao.

OBJETIVOMediante la molienda, se obtiene una granulometra fina que finalmente libera la mayor parte de los minerales valiosos (MENA) de los otros (la ganga), en forma de partculas individuales. En la tabla anterior se indica el rango usual de tamao de la molienda.

Los molinos son grandes cilindros giratorios, llenos en parte con bolas de acero. La molienda se realiza en hmedo, con contenido de humedad de 75% en la pulpa. El mineral ingresa al molino con una cantidad de agua suficiente para formar un fluido denso (la Pulpa). En el molino tambin se alimentan los reactivos necesarios para preparar al mineral para el proceso siguiente, que puede ser la flotacin para minerales sulfurados o la cianuracin (oro y plata).

a) Molienda convencionalLa molienda convencional tambin se puede realizar en etapas, en la primera utilizando molinos de barras y en la segunda molinos de bolas, respectivamente, aunque en las plantas modernas slo se utiliza molinos de bolas. En ambos tipos de molinos el mineral con agua logra una molienda homognea y eficiente. La pulpa obtenida en la molienda es llevada a la etapa siguiente

b) Molienda SAG (semi autogenous grinding) (molienda semi autgena)Los molinos SAG constituye una innovacin reciente existen pocos en el Per, el mas grande esta en Antamina de 36 pies de dimetro.En general estos molinos son equipos de grandes dimensiones (36 x 15 pies, es decir, 11,0 m de dimetro por 4,6 m de ancho). Gracias a su gran capacidad y eficiencia, acortan el proceso de chancado y molienda.El molino SAG muele rocas ms grandes que vienen directamente del chancador primario.La mayor parte del material molido en el SAG va directamente a la etapa siguiente, la flotacin, es decir tiene la granulometra requerida bajo los 180 micrones, y una pequea proporcin debe ser enviado a un molino de bolas.

2.- LA CLASIFICACIONClasificacin En seco, con zarandas fijas o vibratorias,

Clasificacin En Hmedo,

con cedazos fijos o vibratorios con clasificadores mecnicos tipo gusano o rastrillo.con hidrociclones,

3: LA CONCENTRACIN -- METALURGIA EXTRACTIVA La Concentracin es el proceso en el cual se separan especies mineralgicas con valor econmico (mena) del material no valioso o de desecho (ganga), previo chancado y molienda (liberacin de las partculas). Al separarse las especies mineralgicas, eliminando la ganga, nos queda un concentrado valioso.La separacin y concentracin se basan en propiedades fsicas y fsico-qumicas del mineral valioso y de la ganga, por ejemplo: la diferencia de densidad (concentracin gravimtrica), la fuerza de tensin superficial (concentracin por flotacin), y el magnetismo (concentracin magntica).El producto del proceso de concentracin se llama Concentrado. Puede ser de un Mineral Metlico o de un Mineral No Metlico.Posteriormente se recuperan los metales de los concentrados mediante procesos piro-metalrgicos, hidro-metalrgicos, qumicos o electro-qumicos, en las fundiciones y refineras.

3.1. La Gravimetra, o concentracin Es un proceso fsico que permite separar partculas de diferentes tamaos, formas y pesos especficos, mediante la fuerza de gravedad o fuerzas centrfugas. Por ejemplo, un grano de oro se hunde en agua o en una pulpa (mezcla de agua y mineral) mucho ms rpido que un grano de slice del mismo tamao debido a que el primero tiene un peso especfico de 19.32 y la slice de 2.33.La concentracin gravimtrica se produce en un medio acuoso, de varias formas:-- En canales (sluices), o mesas inclinadas con rifles cruzados o superficie rugosa como tela corduroy o tejido de yute. Este es el mtodo antiguo, se describe desde los romanos. Hasta ahora se usa por los mineros artesanales en madre de Dios, en Puno, y en general en los ros de la selva. El concentrado se somete a amalgamacin. Es el mtodo ms econmico aunque de baja a media recuperacin. Los mtodos de recuperar oro con canales describen los escritores romanos Diodoro, Estrabn y Plinio.

-- En mesas vibratorias tipo Wilfley. La pulpa corre por una mesa vibratoria inclinada que tiene listones longitudinales. Conocidas desde el siglo 19.-- En Jigs, con una cama de perdigones de acero, sobre una malla, en un medio acuoso con pulsos de agua hacia arriba. Los metales o minerales pesados atraviesan la cama. Los minerales mas livianos pasan por sobre la cama.

3.2.- La Flotacin La flotacin es un proceso fsico-qumico para separar los minerales sulfurados del resto de los minerales que componen la mayor parte de la roca original. Se basa en el principio de la Tensin Superficial. La pulpa proveniente de la molienda, donde ya se incorporan los reactivos necesarios para la flotacin, se introduce en tanques cuadrados o cilndricos, llamados celdas de flotacin. En el fondo de las celdas, se encuentra un agitador rotativo, al cual se introduce aire que se dispersa en finas burbujas, lo que mantiene la pulpa en constante agitacin y aireacin para que el proceso sea intensivo.Las burbujas se vuelven muy resistentes tenaces- con los aceites orgnicos que se agregan.

arrastrados a la superficie. Al llegar arriba las burbujas se desbordan a un canal que se lleva el concentrado.Por el fondo sale el mineral estril y se dirige a otra celda donde sufre el mismo tratamiento, y a otra ms, y as sucesivamente hasta que se separan todo los sulfuros de la ganga. Etapas de la FlotacinLa flotacin puede ser en un solo tipo de mineral, como la calcopirita (cobre), o de varias etapas, cuando adems del cobre existe blenda (zinc) y tambin galena (plomo), lo que es un caso comn en el Per. Cuando el mineral tiene sulfuros de varios metales se le llama mineral poli-metlico.En el cobre generalmente existe un solo sulfuro primario valioso la calcopirita- que debe flotarse. La calcopirita esta siempre acompaado de pirita que es un sulfuro de fierro sin valor. Entonces se flota solo la calcopirita deprimiendo la pirita al relave. Tambin es frecuente encontrar minerales de cobre de enriquecimiento secundario, como la Bornita y Covelita o Chalcosina, estos se flotan fcilmente junto con la calcopirita.

En el caso de un mineral poli-metlico, se flota primero el mas fcil, la galena, con reactivos selectivos para galena, quedando los dems en la celda. En un siguiente paso, una vez flotada la galena, se flota el zinc, deprimiendo el cobre, y al final se flota el cobre. Esto se logra en varios bancos (segn los minerales existentes) cada banco para cada etapa de la flotacin tiene a su vez varias celdas.Las celdas trabajan en serie, efectuando la segunda la limpieza del concentrado que produce la anterior, de manera que en celda o grupo de celdas, se produce un concentrado cada vez de ms alta ley. En el caso del cobre (Toquepala) en una de estas fases se intercala un proceso especial de flotacin para recuperar el molibdeno, cuyo concentrado alcanza una ley de 49% de molibdenita (MoS2).

Reactivos espumantes: tienen como objetivo el producir burbujas resistentes.Reactivos colectores: tienen la misin de impregnar las partculas de sulfuros para que se separen del agua (efecto hidrfobo) y se peguen en las burbujas.Reactivos depresantes: provocan el efecto inverso al de los reactivos colectores para evitar la recoleccin de otros sulfuros minerales no valiosos como la pirita.Otros aditivos: como la cal sirven para modificar la acidez de la mezcla en un valor de pH determinado, proporcionando el ambiente adecuado para que ocurra todo el proceso de flotacin3.4.- Concentracin MagnticaEn el Per se realiza concentracin magntica en gran escala en las minas de fierro de Marcona Planta San Nicols, se concentra la Magnetita. Tambin se usa en las minas de tungsteno de Pasto Bueno para concentrar el mineral Wolframita.La separacin magntica es un mtodo fsico de concentracin de minerales basado en la respuesta de los mismos a la accin de un campo magntico. El proceso depende de parmetros relacionados tanto con las caractersticas estructurales de los minerales sometidos al proceso, como del equipo de separacin utilizado.Cuando se colocan minerales dentro de un campo magntico se altera su estructura, respondiendo a la influencia del campo magntico de de forma diferente segn su naturaleza. Los parmetros que influyen son:Distribucin granulomtrica, Forma de las partculas, Susceptibilidad magntica y Otras propiedades fsicas y qumicas que influyen en la interaccin minerales-campo.

La susceptibilidad magntica se divide en dos categoras: Paramagnticos, aquellos que son atrados por un campo magntico, yDiamagnticos, aquellos que son repelidos.

Se acostumbra clasificar a los materiales altamente paramagnticos en una tercera categora denominada, minerales ferro-magnticos.Los separadores magnticos se dividen en dos tipos: de alta intensidad y de baja intensidad. Los primeros se utilizan para minerales con susceptibilidad magntica baja y los ltimos para minerales ferromagnticos o paramagnticos con alta susceptibilidad. Adems, la separacin magntica puede realizarse utilizando ambos tipos de separadores tanto en seco como en hmedo.Todo proceso de separacin magntica est determinado por un balance de fuerzas: a) fuerzas magnticas b) fuerzas que compiten con las magnticas, y e) fuerzas atractivas o repelentes entre las partculas.

Lixiviacin en Tanques.- Si los minerales son de alta ley (de oro o de cobre) comnmente la pulpa de mineral se lixivia en tanques agitadores o en vats (tanques sin agitacin). En el caso del oro la reaccin qumica con el Cianuro requiere introducir aire u oxigeno en la agitacin (con una compresora de aire o con plantita generadora de oxigeno).Lixiviacin en pilas para minerales de baja leyFormacin de la pila: el mineral se lleva mediante fajas transportadoras o camiones al lugar donde se formar la pila. El mineral se va depositando ordenadamente por capas formando un terrapln de 6 a 8 m de altura: llamada la pila. Sobre esta pila se instala un sistema de riego por goteo o por aspersin que cubre toda el rea expuesta Bajo la pila se instala previamente una membrana de polietileno grueso (3 mm) impermeable, sobre la que se instala un sistema de drenes (tuberas ranuradas) que recogen las soluciones que se infiltran a travs del material.

El riego en las pilas, es decir la lixiviacin, obtiene la mayor recuperacin en un plazo de 45 a 60 das, despus de lo cual se contina el proceso, hasta agotar totalmente el metal contenido en la pila, a veces por un ao o dos aos. El material restante o ripio se queda en el sitio, restaurando la superficie o se transporta mediante correas o camiones a botaderos donde se podra reiniciar un segundo proceso de lixiviacin (caso del cobre).De la lixiviacin se obtienen el metal en solucin con concentraciones de 14 gr/lt en el caso del oro y hasta 9 gramos por litro (gpl) en el caso del cobre, las que son llevadas a estanques donde se sedimenta el slido en suspensin, o se filtran las partculas slidas que pudieran haber sido arrastradas. Las soluciones limpias se llevan a las plantas de precipitacin tipo Merril-Crowe (caso del oro) o a la planta de extraccin por solventes (caso del cobre)