Procesos Metalurgicos Introduccion

CURSO: PROCESOS METALÚRGICOSTEMA: UNIDAD I INTRODUCCIÓN

POR: EDUARDO ROJAS

Instituto Profesional Los LeonesDepartamento de Minería y Geología

Técnico en Minería

Introducción

Pirometalurgia

Hidrometalurgia

Etapas y procedimientos de concentración de minerales

Liberación de Minerales

Metalurgia del Cobre

Chile ha sido, es, y seguramente el mayor productor mundial de cobre en la historia.

El objetivo de su explotación, en nuestro país, ha sido extraerlo, refinarlo y exportarlo a países dónde se les da un mayor valor agregado.

Codelco es el mayor productor de cobre de mina del mundo. En 2014, su producción alcanzó a 1.841.000 de toneladas métricas de cobre fino, equivalente al 10% de la producción mundial y un 31% de la producción nacional en 2014.


PRINCIPALES PRODUCTORES DE COBRE 2014 Participación 2015 Participación

Miles de TMChile 5.434 31,8% 5.776 31,6%

China 1.642 9,6% 1.707 9,3%

Perú 1.299 7,6% 1.376 7,5%

Estados Unidos 1.196 7,0% 1.265 6,9%

Total Mundo 17.077 100,0% 18.30

7 100,0%


Dependiendo del tipo de mineral de cobre, podemos indicar dos líneas de procesamiento: Minerales Sulfurados (Procesos Pirometalúrgicos) Minerales Oxidados (Procesos Hidrometalúrgicos)

Minerales Sulfurados Minerales oxidados

MineralComposición

% Cu

Mineral Composición% Cu

Calcopirita

CuFeS2 34,5 Cuprita Cu2O 88,8

Bornita Cu5FeS4 63,3 Tenorita CuO 79,8

Calcosina Cu2S 69,4 Malaquita Cu2CO3(OH)2 57,3

Covelina CuS 66,4 AzuritaCu3(CO3)2(OH)

2

55,1

Enargita Cu3AsS4 48,3 CrisocolaCuO•SiO2•2H

2O37,9

Tetraedrita

Cu3SbS3 + x(Fe,Zn)6Sb2S

9

32-45

Antlerita Cu3SO4(OH)6 49,0

Digenita Cu9S5 78,1Brochantita

Cu4SO4(OH)6 56,2

Tennantita

C u 12A s4S 13 51,5 Atacamita Cu2Cl (OH)3 64,6

Idaita Cu5FeS6 43,4

Minerales de cobre

Operación Minerales Sulfurados de Cobre

Para poder obtener el cobre presente en los minerales sulfurados, tanto primarios como secundarios, estos son tratados por procesos pirometalúrgicos.

Los procesos asociados son: Reducción de Tamaño:

Chancado Molienda

Concentración Fundición y Conversión Electrorefinación

Operación Minerales Sulfurados de Cobre

Reducción de Minerales Por medio de Chancado y molienda se reduce el tamaño de

minerales bajo 100 m de modo de liberar los mineralesConcentración

Se separan los minerales por medio de flotación obteniendo minerales con concentración de 35% aprox.

Fundición En proceso de fusión se aumenta la concentración a 65%

aprox. En proceso de refinación se aumenta la concentración a

99,5%Electrorefinación

A través de corriente se aumenta la concentración a 99,99%

Operación Minerales Oxidados de Cobre

Para poder obtener el cobre presente en los minerales oxidados estos son tratados por procesos Hidrometalúrgicos.

Los procesos asociados son: Reducción de Tamaño:

Chancado Lixiviación Extracción por Solventes Electroobtención

Operación Minerales Oxidados de Cobre

Reducción de Minerales Por medio de Chancado se reduce el

tamaño de minerales bajo media pulgadaLixiviación

Se riegan las pilas de mineral para recuperar el Cu y pasarlo a una solución acuosa

Extracción por Solventes A través del uso de una solución orgánica

se refina la solución acuosa para aumentar la concentración de Cu en su interior

Electroobtención A través de corriente se aumenta la

concentración a 99,99%


Video Procesos Mineros


La concentración de minerales es la operación en la cual se eleva el tenor o concentración (en porcentaje) de una mena o mineral determinado, mediante el uso de equipos de separación solido-solido produciéndose así la segregación de dos o mas especies mineralógicas y generar una corriente enriquecida de un mineral de interés

Para ello se utilizan dos tipos de métodos de separación: Métodos que emplean propiedades físicas y volumétricas

Velocidad de Sedimentación Movimiento en un campo magnético Movimiento en un campo eléctrico

Métodos que utilizan propiedades fisicoquímicas de superficie Adsorción o no de agua en la superficie de un solido Adsorción selectiva de un tensoactivo para producir aglomeración selectiva de un

mineral


Nombre del Método

Propiedades utilizadas

Principales Equipos

Concentración Gravimétrica

Diferencia de velocidad de sedimentación de los minerales

Sedimentador, Hidrociclón, JIG, Canalón, Canaletas, Mesa Vibratoria, Espiral, Conos de Separación centrifuga, entre otros

Concentración Magnética

Susceptibilidad magnética (atracción o no frente a un magneto o imán)

Separador magnético de tambor, rodillos magnéticos, separador magnético «tipo carrusel», etc.

Concentración Electroestática

Conductividad eléctrica Separador eléctrico de alta densidad

Flotación Espumante

Hidrofobicidad o hidrofilidad de un mineral

Celdas de Flotación y Columnas de Flotación

Flotación Selectiva

Adsorción especifica de un polímero y formación de un floculo

Sedimentador

Coagulación Selectiva

Adsorción especifica de iones inorgánicos y formación de un coágulo

Sedimentador


Definición de concentración La concentración, también llamada tenor, se conoce

como la relación entre la cantidad másica del mineral de interés respecto a la cantidad másica o volumétrica de la mena (g/ton, %, mg/m3, etc.)

Por ejemplo en vetas de oro los tenores de explotación pueden ser 12 gramos por tonelada de mineral (12 gpt), mientras que en minería de aluvión pueden ser 150 mg de Au por metro cubico de mineral extraído. Para minería de cobre están del orden de 1,5% para depósitos masivos

Matemáticamente se puede indicar:

Ejemplo:Dado el siguiente análisis mineralógico:

Calcopirita 25% Bornita 10% Pirita 35% Ganga 30%

Calcular: Concentración en peso de Cu, Fe y S



Objetivo fundamental de la concentración El objetivo fundamental de la concentración es

aumentar la concentración de la especie mineralógica de interés en la corriente denominada CONCENTRADO (C) el tenor se indica como tC

De acuerdo a lo anterior el flujo denominado COLAS (o Relave) disminuirá sustancialmente la concentración del mineral de interés y se elevara la concentración del resto de las especies mineralógicas

Índices Metalúrgicos Los índices metalúrgicos son números adimensionales

que precisan la calidad de la separación efectuada en una o varias etapas de concentración y además proporcionan información para el escalamiento en el dimensionamiento de equipos y/o plantas de concentración.

Para el eficiente uso de estos índices metalúrgicos es necesario: La determinación de los índices metalúrgicos TIENE que

estar apoyada de un balance de masa del proceso de separación

La separación y los muestreos tienen que ser realizados en estado estacionario


Balance de masa en un Concentrador

Balance macroscópico

Balance microscópico


Etapa ConcentraciónA, tA, A C, tC, C

T, tt, T

Clasificación de Índices Metalúrgicos Índices que relacionan calidad

Recuperación (R) Razón de Enriquecimiento (RE) Índice de Selectividad (I.S.)

Índices que relacionan Capacidad Razón de Concentración (RC) Rendimiento de Concentración (V) Eficiencia de Separación (E)


Recuperación (R) Se define como la relacione entre el peso de material

útil en el concentrado respecto del mismo en la alimentación, se puede indicar como tanto por uno o como porcentaje

Un valor muy bajo indica perdidas excesivas del mineral de interés


Razón de Enriquecimiento (RE) Se define como el índice como la relación entre la

concentración de mineral útil en el concentrado con la concentración del mismo en la Alimentación

Este indicador SIEMPRE debe ser mayor que 1 Mientras mayor sea, indica una mejor operación de

concentración


Relación entre Recuperación y Razón de Enriquecimiento en una operación de concentración de una sola etapa


Índice de Selectividad I.S.: Este índice compara la separación de especies

mineralogicas que se desean separar en el proceso de concentración. Se define matemáticamente como

Se ocupa bastante en procesos donde las especies mineralógicas de interés son dos, como por ejemplo en la separación posterior a la flotación colectiva de Cu-Mo


Razón de Concentración (RC) Se define como la razón entre el flujo másico de

sólidos en la alimentación con respecto al flujo de sólidos en el concentrado

Este índice nos permite, por ejemplo, calcular la cantidad de mineral que se debe alimentar para obtener una tonelada de concentrado


Rendimiento de la Concentración (V): Se define como la relación entre el flujo másico del

concentrado y el flujo másico de alimentación

Es el inverso de la razón de concentración y proporciona la misma información que el anterior


Eficiencia de la Separación (E): Es un índice que combina la información obtenida en

los numerales anteriores, el cual se define como :

Este índice nos permite correlacionar la calidad de concentración con la capacidad del proceso de concentración


Nombre del Índice Metalúrgico

Expresión ideal del índice

Índice en términos de concentraciones

Recuperación (R)

Razón de Enriquecimiento (RE)

Índice de Selectividad (I.S.)

Razón de Concentración (RC)

Rendimiento (V)

Eficiencia de Separación (E)


Índices de Concentración

Ejercicio En la concentración de un mineral de sulfuro, se

obtuvieron los siguientes resultados: Peso de Concentrados: 3.13 kg, Peso de Colas: 96.8 kg,

las concentraciones de Alimentación, concentrado y colas fueron de 1.64%, 46.91% y 0.174% respectivamente

Determine Rendimiento y compararlo con el ideal Recuperación y razón de enriquecimiento y compararlos

con los valores ideales Perdidas de sulfuro en Colas



Es conocido, que en la naturaleza las especies minerales ocurren especialmente asociadas en intercrecimiento de complejidad geométricamente muy variada.

Es por ello que es indispensable romper los intercrecimentos naturales y tratar de obtener el mayor porcentaje posible de partículas “libres” (concepto relativo, que varia en función tanto de las características de las especies minerales como de las partículas del proceso a utilizar) para poder separar las especies de interés del resto de minerales.

El GRADO DE LIBERACION es una expresión cuantitativa de la magnitud en que la molienda es capaz de obtener partículas minerales “libres”; su determinación solo es posible mediante la utilización de estudios microscópicos.

La determinación del GRADO DE LIBERACION puede prestar una ayuda invalorable para diseñar procesos de tratamiento, para incrementar la eficiencia de plantas en operación e incluso, para evaluar el rendimiento de equipos de molienda y / o clasificación.


Esquema de análisis microscópico de Partículas libres y mixtas producidas durante la fragmentación de una muestra en la que aparecen las especies minerales X (negras), Y (blancas) y Z (rayadas). Obsérvese la variedad de proporciones y arreglos geométrica en las partículas mixtas.

Se observara que las partículas obtenidas son mayormente poliminerales en los tamaños gruesos y que tienden a ser monominerales en los tamaños finos


Grado de liberación De acuerdo a los análisis microscópicos que se

realizan a muestras minerales existen 3 casos limites Partícula Liberada (grado de liberación 100%) Partícula Parcialmente liberada o Mixta (0< grado de

liberación<100%) Partícula No liberada o Ocluida (grado de liberación 0%)

Existe una correlación entre el tamaño de partículas y el grado de liberación, mientras menor sea el tamaño de partículas, mayor será el grado de liberación.

El grado de liberación debe ser lo mas cercano al 100 % que económicamente y operacionalmente sea posible


Las partículas mixtas juegan un papel importante en la concentración de minerales, debido a que ellas no están completamente liberadas

El problema es que hay diferentes tipos de partículas mixtas y cada una de ellas tendrá un comportamiento particular

Estos comportamientos crearan deficiencias en las separaciones, pues con la presencia de otras especies se alejara de una concentración ideal

Date post:	11-Dec-2015
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