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Escuela Industrial Domingo Faustino Sarmiento U. N. S. J Beneficio de minerales I Temas: Unidad 1. Esquema de elaboración de sustancias minerales. Propiedades que se utilizan. Operaciones fundamentales. Justificación económica. Cálculos metalúrgicos. Reducción de tamaño. Alumnas: Castro Yanina Pavón Agostina Profesor: Ricardo Furlotti JTP: Gustavo Alborch Curso: 3º Minas Año: 2011

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Escuela Industrial Domingo Faustino Sarmiento U. N. S. J

Beneficio de minerales I

Temas: Unidad 1. Esquema de elaboración de sustancias minerales. Propiedades que se utilizan. Operaciones fundamentales. Justificación económica. Cálculos metalúrgicos. Reducción de tamaño.

Alumnas:

Castro Yanina

Pavón Agostina

Profesor: Ricardo Furlotti

JTP: Gustavo Alborch

Curso: 3º Minas

Año: 2011

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Beneficio de Minerales I

INTRODUCCIÓN A SUSTANCIAS MINERALES________________________4

DIAGRAMA DE FLUJO DE UN PROCESO DE SEPARACIÓN Y CONCENTRACIÓN DE UN MINERAL DE MENA.________________________________________________________________6

TRATAMIENTO MECÁNICO DE MINERALES__________________________6

ESQUEMA GENERAL DE CONCENTRACIÓN_________________________8

MÉTODOS DE SEPARACION SEGÚN LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES____________________________________________________8

MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS:_______________________________________________________9

FLOTACIÓN_______________________________________________________________________10

AMALGAMACIÓN__________________________________________________________________11

SEPARACIÓN MAGNÉTICA_________________________________________________________12

CONCENTRACIÓN ELECTROSTÁTICA______________________________________________13

MOLIENDA________________________________________________________________________14

LAS PROPIEDADES FÍSICAS_____________________________________16

GEOMETRÍA DE LOS CRISTALES___________________________________________________16

FORMAS CRISTALOGRÁFICAS_____________________________________________________17

LOS TÉRMINOS DESCRIPTIVOS_____________________________________________________17

PROPIEDADES ÓPTICAS________________________________________18

COLOR____________________________________________________________________________18

BRILLO____________________________________________________________________________19

DIAFANIDAD_______________________________________________________________________20

LUMINISCENCIA___________________________________________________________________20

PROPIEDADES MECÁNICAS______________________________________21

Tenacidad__________________________________________________________________________21

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Dureza_____________________________________________________________________________21

Factura y exfoliación_________________________________________________________________23

Peso específico y densidad_____________________________________________________________23

PROPIEDADES MAGNÉTICAS____________________________________24

PROPIEDADES ELÉCTRICAS_____________________________________24

JUSTIFICACION ECONÓMICA_____________________________________25

REDUCCION DE TAMAÑO________________________________________26

Variables de la reducción de tamaños____________________________________________________27

CALCULOS METALÚRGICOS_____________________________________28

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INTRODUCCIÓN A SUSTANCIAS MINERALESLa expresión explotación de minas y canteras se utiliza en el sentido amplio, es decir, incluye la extracción y beneficio de sustancias minerales en su estado natural: sólidos -por ejemplo carbón, minerales metalíferos, minerales no metalíferos y rocas de aplicación-, líquidos -petróleo crudo y soluciones mineralizadas como salmueras-, y gaseosos -gas natural- También incluye las explotaciones y beneficio de escombreras, colas y terrazas de ríos, arroyos o marinas. La explotación de minas y canteras abarca a la minería subterránea y a cielo abierto y la explotación de pozos.

1. El término minerales metalíferos designa a los compuestos metálicos asociados a las sustancias naturales que se extraen de la mina. Igualmente se refiere a los metales en estado nativo envueltos con la ganga -por ejemplo, las arenas metalíferas-.

Generalmente las menas asociadas a los minerales metalíferos, producto de su explotación, no hacen posible su utilización y comercialización directa, siendo necesaria su concentración para alcanzar la primera forma comercializable. La extracción de minerales metalíferos y de metales en estado nativo, se realiza en minas subterráneas o a cielo abierto.

La primera forma comercializable es denominada concentrado, designándose así a los minerales que han sido sometidos a determinados tratamientos para eliminar parcial o totalmente sustancias extrañas o sin valor comercial -ganga o estéril- beneficiando el producto minero, facilitando así su comercialización y posteriores aplicaciones, por ejemplo operaciones metalúrgicas o de otros tipo.

2. Se entiende como minerales no metalíferos y rocas de aplicación a la totalidad o parte de la mena constituida por sustancias naturales asociadas con compuestos no metálicos o por sustancias no metálicas o rocas. En esta división se incluye la extracción y beneficio de las sustancias minerales no metalíferas, las rocas de aplicación y las piedras preciosas famas y ornamentales de uso gemológico. Salvo disposición en contrario, solo se clasifican en esta división las sustancias minerales en bruto o los lavados, quebrantados, triturados, molidos, pulverizados, cribados, tamizados o beneficiados por otros procedimientos mecánicos o físicos.

Las riquezas de las menas (valor comercial de alguna especie mineralógica) que se explotan rara ves es bastante alta para haberse

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fundido directamente. Para la obtención del metal por el elevado costo que implica este procedimiento realizándose entonces una o varias etapas de enriquecimiento a través de procedimientos más costosos.

La primera operación de enriquecimiento que puede tener lugar en la mina misma, consiste en la explotación selectiva del yacimiento, del cual se arrancan solamente as partes que sobrepasan un determinado límite de riquezas.

Una etapa posterior puede ser la selección manual dentro o fuera de la mina.

Estos procesos rara vez satisfacen en forma simultánea a la economía de la explotación y a las exigencias técnicas de los procesos metalúrgicos posteriores, siendo solamente operaciones auxiliares.

Puede suceder, que en las grandes operaciones se encuentre que el arranque selectivo del material sea más costoso que la explotación global y que la tarea de enriquecimiento aún en una instalación mecánica adecuada.

Estas instalaciones de las cuales es difícil prescindir en la minería metalífera son las plantas de concentración que a partir de la mena bruta producen los concentrados suficientemente ricos y puros para satisfacer una economía con exigencias técnicas de los procesos metalúrgicos siguientes.

Así el esquema de producción de minerales No metalíferos es mas sencillo, ya que aparecen en masas homogéneas de suficiente pureza para su utilización segura. Sino otro tratamiento es el de una simple selección o simple lavado en combinación por la adaptación del tamaño a la conveniencia del usuario.

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DIAGRAMA DE FLUJO DE UN PROCESO DE SEPARACIÓN Y CONCENTRACIÓN DE UN MINERAL DE MENA.

TRATAMIENTO MECÁNICO DE MINERALES

Las actividades tecnológicas del beneficio de minerales comprenden desde la recepción del mineral, proveniente de la mina, hasta la entrega del concentrado y la cola. El primero se envía a las industrias químicas, metalúrgica, o directamente al mercado consumidor. El segundo se desecha; como relave en el dique de colas.

Se presentan en el proceso, operaciones secuenciales de:

1. Conminución2. Clasificación

3. Concentración

La Conminucion o reducción de tamaño tiene como objetivo:

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1. Liberación de especies mineralógicas . La liberación de los minerales en una etapa precia a la concentración, ya que gran parte de los minerales valiosos están finamente diseminados y ligados a su ganga. Esto se consigue con la conminación que reduce progresivamente el tamaño de la menta hasta liberar al mineral de la ganga

2. Obtención de productos de granulometría adecuada. Se refiere a los minerales no metalíferos como calcáreos, arcillas, etc., que no necesitan tratamiento alguno.

La concentración, que eleva la ley del contenido valioso de un mineral, se efectúa con distintos procesos o métodos de enriquecimiento que dependen de las propiedades físico-químicas de los minerales. Pueden ser:

1. Gravitacional2. Flotación

3. Magnética

4. Lixiviación

5. Electrostática

6. Floculación selectiva

7. Combinación de métodos.

Estos procesos hacen posible la explotación de los minerales, de donde se obtienen los concentrados, facilitan el tratamiento metalúrgico o químico posterior, y justifican a la metalurgia como campo de ingeniería.

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ESQUEMA GENERAL DE CONCENTRACIÓN

MÉTODOS DE SEPARACION SEGÚN LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES

Propiedades Método

Color, brillo, forma y Pe Selección Manual

Peso específico Concentración gravitacional

Mojabilidad natural o modificada por reactivos de acción superficial

Flotación

Adhesión al Hg Amalgamación

Susceptibilidad magnética Separación magnéticaConductividad eléctrica y constante dieléctrica

Separación electrostática

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Molturabilidad y friabilidad Molienda diferencial y clasificación

MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS:

Los métodos gravimétricos se pueden dividir en los siguientes tipos:

•1. MÉTODOS DE CONCENTRACIÓN EN MEDIO DENSO: en estos métodos el medio en el cual se produce la separación tiene una densidad intermedia con respecto a las densidades de las especies que se quieren separar. Existen dos tipos de separadores en medio denso: estático y dinámico.•2. MÉTODOS DE CONCENTRACIÓN EN CORRIENTES: en estos métodos la densidad del medio es inferior a las densidades de las especies que se quieren separar. Existen diferentes tipos de separación en corrientes: corrientes verticales; corrientes longitudinales (escurrimiento laminar y escurrimiento en canaletas); corrientes oscilatorias; y corrientes centrífugas.

Los métodos de separación por gravedad (concentración granítica o gravimétrica) se usan para tratar una gran variedad de minerales, que varían desde los sulfuros metálicos pesados hasta carbón, en algunos casos con tamaños del orden de los micrones.En los últimos años, muchas compañías han re-evaluado los sistemas gravimétricos debido al incremento en los costos de los reactivos de flotación, la relativa simplicidad de los proceso gravimétricos y que producen poca contaminación ambiental.Actualmente, las técnicas más modernas que se aplican en este tipo de concentración incluyen equipos que aprovechan la fuerza centrífuga para la separación de partículas finas. Entre estas tecnologías modernas se pueden citar las siguientes: el concentrador centrífugo Knelson, el concentrador centrífugo Falcon, el jig centrífugo Kelsey y el Separador de Gravedad Múltiple (MGS) Mozley.

Los métodos de concentración gravimétrica se utilizan para la separación de minerales de diferentes densidades utilizando la fuerza de gravedad y, últimamente, las tecnologías modernas aprovechan también la fuerza centrífuga para la separación de los minerales.•En este tipo de separación se generan dos o tres productos : el concentrado, las colas, y en algunos casos, un producto medio (“middling”).•Para una separación efectiva en este tipo de concentración es fundamental que exista una marcada diferencia de densidad entre el mineral y la ganga. A partir del llamado critériode concentración,se tendráuna idea sobre el tipo de separación posible.

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FLOTACIÓN:

La flotación en espuma, utiliza las diferentes propiedades superficiales de los minerales e indudablemente es el método de concentración más importante. Ajustando las propiedades químicas de las partículas de la pulpa proveniente del proceso de molienda mediante varios reactivos químicos, es posible que los minerales valiosos desarrollen avidez por el aire (aerofílicos) y que los minerales de la ganga busquen el agua y rechacen el aire (aerofóbicos).

Por medio de agitación por burbujas de aire da por resultado una separación por la transferencia de los minerales valiosos a las burbujas de aire que forman la espuma flotante a la superficie de la pulpa.

Flotación de la mena

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Celdas de flotación

AMALGAMACIÓN:

El proceso de Amalgamación se ha empleado tradicionalmente en Petorca desde los tiempos de la colonia, en la cual se utilizan molinos de piedra llamados trapiches para moler el mineral y conjuntamente con el agua formar una especie de lodo o barro acuoso. Debido a la gran afinidad del oro por el mercurio, al solo contacto  se produce una amalgama de Hg-Au. la masa fluida de amalgama se prensa en paños , con lo cual , se desprende el mercurio sobrante. Posteriormente el mercurio unido al oro se volatiliza , quemándolo a temperaturas sobre los 360oC en forma directa o con Acido nítrico, obteniendo oro bruto de un 99,9% de pureza.

Trapiche

SEPARACIÓN MAGNÉTICA:

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Separación que depende de las propiedades magnéticas. Los separadores magnéticos de baja intensidad se usan para concentrar minerales ferro-magnéticos tales como la magnetita (Fe3O4) mientras que los separadores magnéticos de alta intensidad se usan para separar minerales paramagnéticos de su ganga. La separación magnética es un proceso importante en el beneficio de las menas de hierro, pero también encuentra aplicación en el tratamiento de minerales no ferrosos. Se usa ampliamente para extraer wolframita (FeWO4) y hematita (Fe2O3) paramagnéticas de menas de estaño y encuentra considerable aplicación en el procesamiento de minerales no metálicos tales como los que se encuentran en depósitos de arena en las playas.

CONCENTRACIÓN ELECTROSTÁTICA:

La separación electrostática es aplicada como un proceso de concentración sólo a un pequeño número de minerales, sin embargo, donde ella se aplica, es altamente exitosa.Es frecuente combinarla con separación gravimétrica y magnética para tratar minerales no sulfuros.La mayor aplicación de la separación electrostática ha sido en el procesamiento de arenas de playa y depósitos aluviales conteniendo minerales de titanio.Hay pocas plantas de tratamiento de arenas de playa en el mundo, que no usan la separación electrostática para separar rutilo e ilmenita de zircón y monacita.

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Los sistemas de separación electrostática contienen a lo menos cuatro componentes :•1. Un mecanismo de carga y descarga.•2. Un campo eléctrico externo.•3. Un sistema que regule la trayectoria de las partículas no eléctricas.•4. Un sistema de colección para la alimentación y productos.

MOLIENDA La molienda es la última etapa del proceso de conminución de las partículas

minerales; en ésta etapa se reduce el tamaño de las partículas por una

combinación de mecanismos de quebrado de impacto y abrasión, ya sea en

seco o en suspensión en agua. Esto se realiza en recipientes cilíndricos

rotatorios de acero que se conocen como molinos de rodamiento de carga, los

que contienen una carga suelta de cuerpos de trituración, el medio de

molienda, libre para moverse dentro del molino y pulverizar así las partículas de

mena. El medio de molienda puede ser bolas o barras de acero, roca dura y en

algunos casos, la misma mena (molienda autógena). En el proceso de

molienda, las partículas entre 5 y 250mm se reducen de tamaño entre 10 y

300μm.

Molino de barras

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Interior de un molino de bolas

Después de que los minerales han sido liberados de la ganga, la mena se somete a algún proceso de concentración que separa los minerales en dos o más productos. La separación por lo general se logra utilizando alguna diferencia específica en las propiedades físicas o químicas entre el mineral valioso y los minerales de la ganga en la mena.

Clasificación

Cribas estáticasEliminan material fino antes de una chancadora.Eliminan material grueso antes de una canaleta (minería aluvial).

Cribas vibradorasEliminar material grueso antes de una canaleta (minería aluvial).

Trommels

Eliminan material grueso y lavan el material en la minería aluvial.

Se utilizan en la salida de molinos a bolas para un circuito de molienda.

Clasificadores espiral

Se utiliza con molinos de bolas en circuitos de molienda.

Separan material sólido de las colas (almacenamiento en seco).

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Spitzkasten (o Cono)

Clasifican material saliendo de un molino a diferentes tamaños para luego alimentarlo a varios equipos de concentración gravimétrica.Sirven para deslamar, por ej. antes de equipos de concentración gravimétrica.Sirven para clasificar material antes de la lixiviación (grueso a la percolación; fino a la agitación).

Hidrociclón

Sirven para deslamar, por ej. antes de equipos de concentración gravimétrica.Para clasificar material antes de la lixiviación (grueso a la percolación;fino a la agitación)

LAS PROPIEDADES FÍSICAS

Todas las características de los minerales dependen de su composición química y estructura, en la que ejercen una gran influencia las contaminaciones, mezclas y defectos estructurales que posea cada ejemplar en concreto. Las propiedades físicas de los minerales son fundamentales para su identificación. Algunas de las más importantes pueden determinarse mediante simple inspección ocular (visu) o mediante ensayos muy sencillos.

GEOMETRÍA DE LOS CRISTALES

Las relaciones geométricas de los cristales son una característica importante para la identificación de los minerales. Podemos caracterizar la morfología de los cristales de dos maneras. En primer lugar tenemos las características formas cristalográficas controladas por la estructura y, por lo tanto, por la simetría del cristal. Existen por otro lado una serie de términos descriptivos que, a pesar de ser algo subjetivos, son más fáciles de entender que los de las formas cristalográficas, que son más complejos aunque más precisos.

FORMAS CRISTALOGRÁFICAS

Existen siete tipos de mallas o redes tridimensionales a las que se ajustan todas las posibles estructuras internas de los minerales. Se trata de los conocidos sistemas cristalinos. En cada uno de estos sistemas hay muchas formas posibles, pero todas las formas de un

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mismo sistema cristalino tienen la simetría del mismo. Los siete sistemas son: cúbico; hexagonal; trigonal; tetragonal; rómbico; monoclínico; triclínico.

LOS TÉRMINOS DESCRIPTIVOS

Algunos de estos términos se refieren a cristales simples aunque una gran mayoría describen a los agregados cristalinos (que son agrupaciones de miles de cristales difíciles de apreciar de forma aislada pero que originan una única formación fácil de reconocer). Destacamos los siguientes:

Hojoso: alargado en dos direcciones y muy estrecho en la tercera.

Tabular: alargado en dos direcciones.

Prismático: alargado fundamentalmente en una dirección.

Fibroso: en forma de pequeñas fibras paralelas fácilmente separables entre sí.

Acicular: cristales delgados, parecidos a agujas.

Dendrítico: de aspecto similar a las ramas de las plantas.

Drusa: superficie cubierta por una capa de pequeños cristales.

Estalactítico: En forma de conos o cilindros colgantes a modo de estalactitas.

Estrellado: cristales en formas concéntricas simulando estrellas.

Geoda: cavidad recubierta de cristales.

Granular: agregado de granos cristalinos.

Masivo: compacto, irregular, sin aspecto definido.

PROPIEDADES ÓPTICAS

COLOREl color es lo primero que nos llama la atención cuando observamos minerales pero, en realidad, es una de las propiedades menos útiles

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en su identificación, ya que hay muchos minerales que pueden presentarse con coloraciones muy variadas y, por otra parte, minerales diferentes pueden presentar colores idénticos. El color de los minerales se debe a la absorción selectiva de ciertas longitudes de onda de la luz blanca por algunos de los átomos del mineral.

Cuando un mineral absorbe todas las longitudes de onda lo veremos negro, si las refleja todas será blanco y si, por ejemplo, lo vemos azul, es porque absorbe todas la longitudes de onda excepto las que corresponden al azul, que las refleja. En estado puro una gran mayoría de minerales son blancos o poco coloreados, pero algunas impurezas pueden conseguir una gran variabilidad de colores. Los metales de transición suelen ser los responsables de la mayoría de las coloraciones. El cobre generalmente produce minerales verdosos o azulados; el hierro es responsable de coloraciones rojas y amarillas, etc.

El color de la raya es el color del polvo fino de un mineral. Este color es más preciso y constante que el color del mineral que puede sufrir cambios debido a alteraciones en su superficie. Proceso de selección manual.

BRILLO Es una propiedad compleja que describe el aspecto que presenta la superficie de un mineral cuando se refleja la luz, por lo tanto depende de la intensidad de la reflexión. El brillo no tiene relación alguna con el color del mineral.

Los términos que se utilizan para referirse al brillo tratan de ser descriptivos, pero se requiere un poco de entrenamiento para su correcta utilización.

En principio podemos dividir el brillo en dos tipos: metálico, cuando su superficie brilla como los metales, reflejando totalmente la luz. Si no es así, se dice que el brillo es no metálico, y se intenta determinar si es:

Vítreo: si brilla como el vidrio.

Mate: Carece de brillo, típico de las sustancias terrosas.

Submetálico: Entre metálico y mate.

Graso: Parece como cubierto por una película de grasa.

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Nacarado: Se parece al brillo de las perlas, ligeramente irisado.

Adamantino: Posee un brillo muy intenso como el diamante.

Sedoso: Brilla como la seda; típico de los materiales fibrosos. Proceso de selección manual.

DIAFANIDADLlamada en algunas ocasiones transparencia, se refiere a la interacción de la luz con el cristal. Existen estas posibilidades:

Transparentes: Puede apreciarse con nitidez el contorno de un objeto situado detrás.

Semitransparente: Cuando no se puede precisar el contorno de un objeto situado detrás.

Traslúcidos: Si deja pasar luz pero no es posible la observación de los objetos situados al otro lado.

Semitranslúcidos: El mineral es atravesado por la luz en sus bordes más delgados.

Opacos: Los cristales impiden totalmente el paso de la luz.

No es una propiedad importante en el reconocimiento de minerales; algunos de ellos translúcidos o transparentes se convierten en opacos mediante inclusiones o alteraciones.

LUMINISCENCIAAlgunos minerales cuando son sometidos a estímulos mecánicos, químicos o a variaciones térmicas, emiten luz de coloraciones diversas, es el fenómeno de la luminiscencia. Si, una vez cesado el estímulo, la emisión permanece durante bastante tiempo se habla de fosforescencia. Si la emisión cesa con el estímulo se denomina fluorescencia.

PROPIEDADES MECÁNICAS

Tenacidad

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Es la resistencia que opone un sólido a ser roto. Esta propiedad no tiene ninguna relación con la dureza (por ejemplo el diamante es el mineral más duro que se conoce pero debe tratarse con cuidado para evitar que se fragmente por un golpe). Frente a la tenacidad, un mineral puede comportarse como tenaz o resistente o bien como frágil si se rompe con facilidad Por otra parte existen una serie de términos referidos a la facilidad con la que un sólido puede ser deformado. Destacamos los siguientes:

Dúctil, si se pueden hacer hilos delgados.

Maleable, si puede moldearse en láminas delgadas.

Flexible, si se curva fácilmente sin romperse. Elástico, cuando recobra su forma primitiva al cesar la fuerza que lo deforma y plástico si no recobra su forma original.

Dureza

Es una propiedad bastante característica por lo que la tratamos con mayor extensión. Se define como la resistencia que ofrece la superficie lisa de un mineral a ser rayada. Depende de la cohesión y, por lo tanto, de la estructura (cuanto mayores sean las fuerzas de enlace, mayor será la dureza) y también del a composición química. La dureza varía con la dirección. Su determinación exacta es difícil. Para identificar la dureza sigue siendo válida la escala de Mohs.

Esta escala toma como referencia 10 minerales a los cuales se les asigna un número entero. Comparando sus durezas se puede determinar la de cualquier mineral. El mineral con número superior siempre raya a los inferiores (pero las variaciones de dureza entre cada uno de los minerales de la escala no son valores constantes). La escala de Mohs es la siguiente:

1.- TALCO, 2.- YESO, 3.- CALCITA, 4.- FLUORITA, 5.- APATITO, 6.-

FELDESPATO, 7.- CUARZO, 8.- TOPACIO, 9.- CORINDÓN, 10.- DIAMANTE

En los laboratorios escolares es frecuente establecer tres o cuatro grupos:

Dureza baja: si se raya con la uña.

Dureza media: si se puede rayar con el vidrio pero no se raya con la uña (en este caso la dureza estará comprendida entre 2,5 y 5,5).

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Dureza alta: si no se puede rayar con un trozo de vidrio (la dureza del mineral será en este caso mayor que la del vidrio que es de 5,5).

Dureza muy alta: si no se puede rayar con un trozo de cuarzo (la dureza será entonces mayor que 7).

Para determinar la dureza hay que tomar una serie de precauciones:

— Realizar las pruebas en superficies frescas, pues superficies alteradas provocan una disminución de la dureza.

— No confundir la raya con la huella que dejan los minerales más blandos.

Mientras la huella puede ser limpiada, la raya es irreversible.

— Tener en cuenta la naturaleza de un mineral pues los minerales pulverulentos, granulares o astillosos pueden romperse y quedar aparentemente rayados por minerales realmente más blandos. Proceso de selección manual.

Factura y exfoliación

La rotura de un mineral a lo largo de una superficie irregular se denomina fractura. Se llama exfoliación cuando un mineral se rompe a favor de alguna de sus caras planas. Esta propiedad está íntimamente ligada a la estructura cristalina. Los planos de exfoliación representan las direcciones en las que los enlaces que unen a los átomos son relativamente débiles. Existen unas cuantas reglas acerca de la exfoliación, una es que es reproducible, esto es que un cristal se podrá romper una y otra vez a lo largo de planos paralelos a los de exfoliación. Otra es que todo plano de exfoliación debe de ser paralelo a caras reales o posibles del cristal. También podemos establecer que los mismos minerales presentarán siempre la misma exfoliación. Para describir los grados de exfoliación se emplean términos como: perfecta, buena, regular (apreciable), pobre o imperfecta. Existen también diversos nombres para designar las diferentes clases de fractura: concoidea (con superficies curvas en forma de concha), fibrosa o astillosa (con entrantes y salientes puntiagudos) granular, desigual o imperfecta, etc.

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Peso específico y densidad

El peso específico es la relación entre el peso de un mineral con el peso del mismo volumen de agua pura a 4º C (que es la temperatura en la que el agua alcanza su densidad exacta de 1 g/cm3). Se muestra numéricamente sin unidades. Un PE de 3,5 indica que el mineral pesa tres veces y medio el peso del agua. El PE está determinado por la estructura cristalina y por la composición química. Cuanto mayor es número atómico de los elementos que forman el mineral y más compacto es su ordenamiento interno mayor es el peso específico. Se consideran ligeros los minerales con pesos específicos inferiores a 2, entre 2 y 4 se consideran normales y pesados los superiores a 4. La mayoría de los minerales que forman las rocas tienen un peso específico de alrededor de 2,7. Aunque físicamente el concepto de peso específico es diferente al de densidad, es común utilizar estos términos como sinónimos (la densidad es la masa por unidad de volumen de un material. Suele expresarse en gramos por centímetro cúbico). El PE es un dato de gran fiabilidad para la determinación de los minerales. Con un poco de práctica se pueden realizar buenas aproximaciones sopesando los minerales en nuestras manos, pero es bastante fácil determinarlo con exactitud utilizando una balanza. Proceso de concentración gravitacional.

PROPIEDADES MAGNÉTICAS

Cuando los minerales son fuertemente atraídos por un imán se denominan ferromagnéticos (magnetita). Cuando son atraídos débilmente paramagnéticos (hematites, siderita). Cuando no son atraídos diamagnéticos (azufre, cuarzo). Proceso de separación magnética.

PROPIEDADES ELÉCTRICAS

Los metales nativos, los sulfuros y los óxidos transmiten la corriente eléctrica; sin embargo, la mayoría de los minerales son malos conductores o dieléctricos.

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Algunos minerales (con ejes polares, esto es sin centro de simetría) al estar sometidos a presión adquieren cargas eléctricas de signo contrario en sus extremos. El fenómeno se conoce como piezoelectricidad (por ej. el cuarzo).

Algunos cristales cuando se someten a variaciones térmicas se cargan de electricidad en algunas caras, el fenómeno se conoce como piroelectricidad (la turmalina).

JUSTIFICACION ECONÓMICA

Una vez completado y desarrollado los proceso de pre-explotación, exploración y evaluación, y detectando una mineralización de interés minero, es decir, en la que observamos caracteres que permiten suponer que pueda llegar a ser explotada, pasamos a llevar a cabo su Evaluación o Valoración económica. A pesar de lo que pueda parecer, los datos de esta no son concluyentes, y debe ir seguida en caso de que la valoración económica sea positiva de un estudio de viabilidad, que contemple todos los factores geológicos, mineros, sociales, ambientales, etc., que pueden permitir o no que una explotación se lleve a cabo. Para cumplir cada uno de estos objetivos se dispone de una serie de herramientas, aplicables en el campo y otras en gabinete.

Así también son excepcionales los casos en que nos e justifique económicamente la concentración de las menas Metalíferas. Las circunstancias son:

1. Las plantas metalúrgicas suelen estar alejadas de loas minas. Así cuanto mayor sea la distancia, mas económica se realiza en el flete al concentrarlo en el yacimiento.

2. El costo de fundición por tonelada de metal obtenido esta en relación inversa con la riqueza de la mena o concentrados que se funde.

3. El costo de la concentración mecánica por tonelada de mena o concentrado, es mucho menor que el de fundición.

4. Algunas menas complejas no pueden ser tratadas económicamente por procedimientos metalúrgicos siendo rechazadas por la fundición.

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En cambio si se pueden obtener concentrados de las especies valiosas en forma separadas.

En contra de la concentración deben tenerse en cuanta los siguientes factores:

1. La inversión de capital en las instalaciones.

2. El costo de tratamiento en la concentración.

3. Perdidas de sustancias valiosas en la concentración.

REDUCCION DE TAMAÑO

La operación de disminución o reducción de tamaños consiste en la producción de unidades de menor masa a partir de trozos mayores; para ello hay que provocar la fractura o quebrantamiento de los mismos mediante la aplicación de presiones.

Si el material a tratar es procedente de una explotación a cielo abierto; por medio de grandes voladuras y carguío por medio de palas mecánicas, el tamaño de los trozos superiores pueden alcanzar el m3.

Si el material proviene de la explotación de vetas angostas el tamaño superior puede ser de unas pocas pulgadas, y si se trata de yacimientos de materiales no consolidados puede ser de unos pocos milímetros.

Las técnicas de reducción de tamaño son:

1. COMPRESIÓN: Es utilizada para la reducción gruesa de sólidos duros, genera productos gruesos, medios o finos.

1. CORTE: Se utiliza cuando se requiere un tamaño definido de partículas.

1. FROTACIÓN O ROZAMIENTO: Genera productos finos a partir de materiales blandos no abrasivos.

1. IMPACTO: Esta técnica consiste en el choque de las partículas para la disminución de su tamaño.

Los requerimientos de tamaño son diversos para cada tipo de productos, de ahí que se utilicen diferentes maquinas y

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procedimientos. La operación de desintegración, también tiene la finalidad de generar productos que posea un determinado tamaño granular, comprendido entre limites preestablecidos.

Variables de la reducción de tamaños1. ALIMENTACIÓN OBSTRUIDA:

El desintegrador esta equipado con una tolva alimentadora que se mantiene siempre llena de modo que el producto no se descarga libremente, lo que hace que aumente la proporción de finos y disminuye la capacidad de producción.

2. CONTENIDO DE HUMEDAD:

En la etapa grosera e intermedia los materiales no deben exceder el 4% de humedad. En la etapa mas fina de reducción de tamaño se aplica una molienda húmeda.

3. TRITURACIÓN LIBRE:

El producto desintegrado, junto con cierta cantidad de finos formados, se separa rápidamente de la zona de acción desintegrante después de una permanencia relativamente corta. Por lo regular el producto de la molienda sale por una corriente de agua, por gravedad o lanzado por fuerza centrifuga.

Operación en circuito cerrado: Cuando el material de rechazo es devuelto al desintegrador.

Operación en circuito abierto: Cuando el material no se devuelve para su re trituración.

1. DUREZA Y LA ESTRUCTURA DEL MATERIAL:

Las maquinas para trituración grosera de materiales blandos no necesitan una maquina tan robusta o compleja como las utilizadas a la trituración de materiales duros.

CALCULOS METALÚRGICOS

Desde el momento en que el mineral ingresa a la planta Industrial, a la etapa de conminución, el proceso es continuo

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Beneficio de Minerales I

hasta la obtención de los productos finales, concentrados y colas. Del material de elaboración se extraen distintas muestras para control del funcionamiento de la planta. De estas se obtiene la información esencial:

2. Peso y ley de concentrado, medianía y cola.

3. Distribución granulométrica.

4. Humedad

5. Densidad de pulpa

6. Caudal

7. Distribución de los constituyentes mineralógicos.

Con la información precedente, se calculan los factores indicadores del funcionamiento de la planta (balance metalúrgico)

1. Recuperación-ley

2. Razón de concentración

3. Eficiencia de la clasificación y concentración

4. Tonelaje tratado

5. Consumo de reactivos

6. Análisis económico.

Definiciones:

1. Mena : es un agregado natural de especies minerales, de las cuales un metal o compuesto metálico puede ser recuperado en forma económica. La especie que es objeto de la explotación se denomina mineral valioso.

2. Ganga : es el o los componentes de la mena que por el momento no tiene valor económico.

3. Alimentación (F): es el material objeto de tratamiento en planta de concentración.

F=C + T

4. Concentrado (C) ; es el producto resultante de la concentración mas rico en componentes valiosos que la sustancia original.

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Beneficio de Minerales I

5. Cola (T) ; es el producto resultante de la concentración mas pobre en componente valioso que la alimentación.

6. Ley ; es el contenido relativo del elemento químico o compuesto de la alimentación, concentrado, cola, o cualquier producto intermedio. Generalmente se expresa en % del compuesto, en g/tan para metales nobles, o el onza troy/tan en países de habla inglesa.

7. Fino : es el contenido absoluto del elemento o compuesto de la alimentación, concentrado, medianía o cola. Se expresa en unidades de peso.

Fino= Peso x Ley /100

fF = cC + tT ---------► Fx(f – t) = Cx(c – t )

1. Recuperación (R) ; es la relación del fino contenido en el concentrado de la alimentación.

R= Fino de concentrado / Fino de alimentación

2. Razón de concentración (K) : es la relación entre el peso de la alimentación y el peso del concentrado. Indica en forma directa, la selectividad del proceso.

K= Peso de alimentación / Peso de concentrado

BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA

SEGUNDA UNIDAD DEL CURSO DE QUÍMICA III. INDUSTRIA MINERO-METALÚRGICA. PROCESOS DE EXTRACCIÓN Y CONCENTRACIÓN DE MINERALES. I.Q.M. JOSÉ FRANCISCO CORTÉS RUÍZ VELASCO.

PROCESOS DE BENEFICIO MINERAL PARA LA MINERÍA EN PEQUEÑA ESCALA. HERMANN WOTRUBA, DEPARTAMENTO DE PROCESAMIENTO DE MINERALES. UNIVERSIDAD DE AACHEN, ALEMANIA

CONCENTRACIÓN GRAVIMÉTRICA. OSVALDO PÁEZ. UNIVERSIDAD DE ATACAMA.

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Beneficio de Minerales I

TRATAMIENTO MECÁNICO DE MINERALES. MARIO ZULETA.

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