MANUAL DE ENTRENAMIENTO EN CONCENTRACION DE MINERALES - I -

Servicio Nacional de Geología y Técnico de Minas - SERGEOTECMINProyecto “Capacitación de Mineros en Escuela Minera de Chiripujio”

Edgar B. Alcalá Cruz – Alfredo Flores Corrales - Arturo Beltrán Alfonso

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MANUAL DE ENTRENAMIENTO EN CONCENTRACIÓN DEMINERALES

SECCIÓN I CONCEPTOS BÁSICOS

1. INTRODUCCIÓN

El uso de los metales en la sociedad moderna es de una enorme importancia. La mayor partede la corteza terrestre se encuentra formada por metales, los cuales no son renovables ypaulatinamente se están agotando. Los metales están en todas las máquinas, equipos decomunicación, medios de transporte, se usan en la fabricación de medicamentos, etc. Elconocimiento de los metales le permite al hombre generar energía, entrar a la atmósfera, alespacio y a los océanos. Los metales están prácticamente en todas las actividades humanas.

Las principales fuentes para obtener los metales son:

1) De la corteza terrestre.2) Del fondo de los océanos.3) Del agua de los océanos.4) De la chatarra.

La forma en la que se encuentran los minerales en la corteza terrestre depende de sucomportamiento con su medio, particularmente con el oxigeno, azufre y dióxido de carbono.El oro y el platino se encuentran generalmente en forma nativa o metálica. La plata, el cobre yel mercurio se encuentran en estado nativo, pero también como sulfuros, carbonatos ycloruros. La mayor parte de los metales vienen en forma compuesta, tal como los óxidos ysulfatos de hierro y los óxidos y silicatos de aluminio y berilio. La presencia de estoscomponentes naturales se denominan minerales, la mayoría de los cuales tienen nombre deacuerdo a su composición (por ejemplo galena – sulfuro de plomo, PbS; esfalerita - sulfuro dezinc, ZnS; casiterita- óxido de estaño, SnO2 ).

Los minerales por definición son sustancias inorgánicas naturales que poseen unacomposición y estructura química definida. Muchos minerales muestran isomorfismo,donde se produce la sustitución de átomos dentro la estructura cristalina por átomos similaressin afectar la estructura atómica. La olivina por ejemplo, tienen la composición (Mg, Fe)2SiO4, pero la relación Mg a Fe varía en diferentes o livinas. Sin embargo, el número total deátomos de Mg y Fe, tienen la misma relación que los átomos de Si y O. Los minerales puedentambién mostrar polimorfis mo, diferentes minerales teniendo la misma composición químicatienen diferentes propiedades físicas debido a la diferencia en la estructura cristalina. Elcarbón y el diamante tienen la misma composición química, pero tienen diferentespropiedades debido a la disposición de los átomos de carbono en la estructura cristalina. Eltérmino “mineral” se usa con frecuencia en un sentido mucho más amplio e incluye todo loque se extrae de la tierra con valor económico. El carbón, la caliza, arcilla, y granito no entran



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dentro la definición de un mineral, sin embargo, su producción se reporta a veces comomineral. Estos materiales son, en realidad, rocas, las cuales no son homogéneas en sucomposición química y física y generalmente están constituidos por varios minerales y formangran parte de la corteza terrestre. El granito es de una de las rocas ígneas más abundantes de lacorteza terrestre y está compuesto por 3 minerales, feldespato, cuarzo y mica. Estoscomponentes minerales homogéneos se encuentran en diferentes proporciones en losdiferentes granitos e incluso en diferentes partes del cuerpo granítico.

Los principales componente de la corteza terrestre son:

v (Oxigeno) 46,4 %v Silicio 28,2 “v Aluminio 8,2 “v Hierro 5,6 “v Calcio 4,1 “v Sodio 2,4 “v Magnesio 2,3 “v Potasio 2,1 “

La presencia de los minerales en la naturaleza está regulada por las condiciones geológicasexistentes en el momento de su formación. Un mineral determinado puede ser encontradoasociado preferentemente con un tipo de roca, por ejemplo la casiterita viene generalmenteasociada al granito o puede estar también asociada a una roca ígnea y otra sedimentaria, estaúltima situación puede darse por la deposición de material arrancado de rocas primarias, de laroca ígnea con contendido de casiterita, por efecto del agua, hielo, viento y descomposiciónquímica. De esta manera, cuando el granito es erosionado, la casiterita puede ser transportaday redepositada como un depósito aluvial. Debido a la acción de estos agentes naturalesfrecuentemente se encuentran depósitos minerales en concentraciones suficientes que permitenque el metal sea recuperado en forma rentable.

Estas concentraciones, el incremento de la demanda como resultado de la investigación ydescubrimiento de nuevas aplicaciones, hacen que un depósito de mineral se convierta en unyacimiento. La mayoría de los yacimientos son mezclas de minerales y no minerales (ganga).

Un yacimiento puede ser descrito brevemente como una acumulación de mineral en unacantidad tal que pueda ser extraído económicamente. Esto define el precio del mineral enel mercado y este puede y variar de acuerdo a la demanda. Con el paso del tiempo y elagotamiento de depósitos ricos y accesibles, un depósito mineral no rentable puede convertirseen un yacimiento. Mejoras metalúrgicas e introducción de nuevos métodos, se conviertentambién en factores que hacen posible la explotación de depósitos hasta ahora considerados norentables. Así la introducción de la flotación en la concentración de minerales permitió larecuperación de cobre de un material con 5% de Cu, considerado antes no rentable.

Los factores que determinan la conveniencia de explotar y procesar un depósitoeconómicamente pueden resumirse en:



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v Ubicación y tamaño del depósito.v Contenido del depósito, su mineralogía, y su textura. La textura se refiere al tamaño y

la distribución de los minerales con valor dentro del yacimiento. En algunos casos elmineral se presenta en forma gruesa de tal manera que se lo puede identificar a simplevista. Sin embargo, con frecuencia, el mineral se presenta finamente diseminado, y esnecesario un examen microscópico para estudiar su presencia. Es importante conocerla naturaleza de los minerales para su procesamiento, pues existe diferencia entre lamena y ganga.

v Aspectos financieros, requerimientos para inversión, capital de trabajo, costos decapital, impuestos, patentes, y regalías.

v Costos de operación mina. Los costos en minería subterránea son más altos que enminería a cielo abierto y aluvial, y es más económico solamente en yacimientos conalto contenido. Contenidos de 0.8 a 2 % son típicos en una mina subterránea de Sn,mientras que en una operación aluvional se puede trabajar con leyes mucho más bajas.Una operación con draga en Malasia puede procesar material con un contenido de0.02 % de Sn o menos.1

v Costos de servicios, tales como suministro de energía, agua, caminos, dique de colas,etc.

v Flujograma de tratamiento en la planta de concentración, costos de operación, leyes deconcentrado, recuperación obtenible.

v Demanda del mineral concentrado, precio del metal, y valor del concentrado puestomina.

Se debe tomar en cuenta que el precio del metal en el mercado no se aplica en su totalidad alconcentrado. Los términos de compra establecidos por la fundición se basan generalmente enun contenido nominal del concentrado, contenidos bajos son penalizados en relación directacon el contenido del metal. Los costos de fundición y refinación son deducidos juntamente conun porcentaje por las pérdidas de tratamiento. Impurezas en el concentrado, las que estén sobrelos límites especificados, son penalizadas, pero también se bonifica por metales preciosos quepueden ser recuperados del concentrado. Por lo tanto, el precio del concentrado en el mercadovaría de acuerdo a su ley y contenido de impurezas.

El contenido de metal mínimo para que un depósito sea calificado como yacimiento varía demetal a metal de acuerdo a los factores anotados anteriormente.

Hay muchas plantas que recuperan mineral tratando colas, donde la ley de cabeza es muchomás baja de la ley que podría ser económica para una operación subterránea..

Una ley típica para un yacimiento de WO3 está entre 0,5 a 1,5 %, pero una planta (ClimaxMolydenum plant) en Estados Unidos trata 45.000 toneladas de colas, con un contenido de 0,1% de WO3, y es una de los mayores productoras de concentrados de tungsteno en los EE.UU.

1 Mineral Proces sing Technology – B. A. Wills - 1985



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El costo de operación para el tratamiento de colas es mucho más bajo que el costo de unaoperación convencional. En la actualidad existen muchas empresas en el país interesadas enexplotar colas. Actualmente BAREMSA, en Oruro, está tratando colas del ingenio de Itos.Esta situación es fácil de comprender, pues en el costo de operación ya no se considera costomina, ni costo de trituración y molienda.

A los yacimientos frecuentemente se los clasifica de acuerdo a la naturaleza del mineralvalioso que contienen. Así, en los yacimientos nativos, el metal está en forma natural, como eloro, platino, en yacimientos sulfurosos el metal está en forma de sulfuros y en yacimientosoxidados el metal se presenta en forma de óxidos.

Yacimientos complejos son aquellos que contienen cantidades rentables de más de un mineralvalioso. Los minerales metálicos se encuentran frecuentemente en ciertas asociaciones, comola galena y esfalerita, por ejemplo, van comúnmente asociadas, también sulfatos de cobre conesfalerita, en menor grado. Pirita (FeS2) suele estar también asociada a los mineralesindicados.

También los yacimientos se clasifican de acuerdo a la naturaleza de las gangas, tal comocalcáreos o básicos (ricos en cal), o silíceo, o ácidos (ricos en sílice).

4. PRINCIPIOS FÍSICOS Y QUÍMICOS QUE SE UTILIZAN EN LACONCENTRACIÓN DE MINERALES.

En el procesamiento de minerales se hacen uso de propiedades físicas y químicas de mineralesy rocas. La diferencia en su comportamiento entre el mineral valioso y los minerales novaliosos (caja) proporcionan métodos para la separación de éstos de los otros.

Las propiedades físicas y químicas de interés en la concentración de minerales son:

v Gravedadv Durezav Peso específico y densidadv Sedimentaciónv Fuerza centrífuga y centrípetav Trabajo y potenciav Energíav Adsorciónv Rozamientov pHv Viscosidadv Inerciav Principio de Arquímedes



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4.1 GRAVEDAD

Todos los cuerpos son pesados, es decir, ejercen una tracción o una presión sobre el obstáculoque impide su caída.

Como al dejarlos sueltos se aproximan a la Tierra, se dice que son atraídos por la Tierra. Laatracción terrestre recibe el nombre de gravedad (Fig. 1)

La dirección de la gravedad, es decir, la dirección en que caen los cuerpos, es la señalada porla plomada (Fig. 2).

La plomada consiste en un hilo que en un extremo lleva colgado un peso. La dirección del hilode la plomada se llama vertical; toda dirección normal a la vertical, recibe el nombre dehorizontal.

v Es horizontal la superficie del agua en reposo.v La verticalidad de las paredes, esquinas, etc., se prueba mediante la

plomada; la horizontalidad, por medio del nivel, que consiste en untubo de vidrio algo encorvado, lleno de líquido y con una burbuja deaire (Fig. 3). Cuando la posición de la burbuja es la señalada por dostrazos gravados en el tubo de vidrio, la recta en que el nivel se apoyaes horizontal. Para nivelar algunos aparatos se usan también nivelesde burbuja esféricos, que permiten la nivelación en todas direcciones.

v Las verticales se dirigen al centro de la tierra (Fig. 1). Las verticalesde dos lugares A y B forman, pues determinado ángulo . Este vale1” cuando la distancia AB es de unos 31 m.

Cuando dejamos caer una piedra, ésta sigue una línea vertical, la cual si la proyectamos vadirigida al centro de la tierra. Para levantar la misma piedra del suelo necesitamos una fuerzaque venza la fuerza de atracción indicada. Cuerpos con el mismo volumen no son igualmentepesados. Al caer libremente dos cuerpos del mismo peso y de diferente forma no llegarán alpiso en el mismo tiempo. Así, por ejemplo, si dejamos caer dos hojas de papel del mismopeso, pero una completamente arrugada en forma de pelota, ésta llegará más rápidamente alsuelo. Esto se debe a que la hoja plana ofrece más superficie y por consiguiente el aire leofrece más resistencia (Fig. 4).

La fuerza de la gravedad varía de a cuerpo a la posición geográfica. La gravedad será mayoren los polos y menor en el Ecuador. La fuerza de la gravedad origina una aceleración y ésta sellama aceleración de la gravedad y su valor medio es de: G = 981 cm / s2, en el sistema deunidades cegesimal y G = 9,81 m / s2 en el sistema M.K:S.

El peso de un cuerpo se puede medir por la presión que ejerce sobre la superficie horizontal enque se apoya.

La unidad industrial de peso es el kilogramo (Kg)



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Fig. 1. Acción de la gravedad

Fig. 2. Plomada (vert ical) y superficie liquida. (horizontal)

Fig. 3. Nive l de burbuja



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Fig. 4. Caída de dos cuerpos de la misma dens idad y la misma masa pero de diferente forma

4.2 DUREZA

El grado de dureza de los cuerpos se expresa mediante las escalas de dureza. La más conocidaes la de Mohs (1804). Que comprende 10 minerales dispuestos por orden de dureza creciente;cada uno de esos minerales se puede rayar por el que le sigue.

1. Talco 6. Feldespato.2 Yeso. 7. Cuarzo.3. Calcita. 8. Topacio4. Fluorita. 9. Corindón5. Apatito. 10. Diamante.

Los grados de dureza se expresan por números 1 al 10. Los metales puros presentan pocadureza, pero formando aleaciones entre ellos o con el carbón pueden dar origen a cuerpos másduros; así, por ejemplo, el hierro puede ser convertido en acero.

Los cuerpos que se pueden rayar con un cuchillo tienen una dureza inferior a 4 de acuerdo a loanotado anteriormente.

v

vH



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4.3 PESO ESPECÍFICO Y DENSIDAD

El peso de 1 cm3 de agua a 4º C. = 1 gramo.

Se entiende por peso específico de un cuerpo, el peso (en gramos) de un cm3 del mismo.Obsérvese que el mismo número expresará el peso en kilogramos de 1 dm3.

Peso específico = Peso de unidad de volumen

Así, s i un mineral tiene un peso específico de 2, significa que una determinada muestra dedicho mineral pesa dos veces lo que pesaría un volumen igual de agua. En el cuadro 1podemos ver los pesos específicos de algunos minerales.

Se ha dado a este peso el nombre de específico, porque sirve con frecuencia para distinguirunos cuerpos de otros. Así, si tenemos 1 cm3 de magnesio y 1 cm3 de plomo (metales deaspecto bastante semejante), bastará tomarlos en la mano para distinguirlos, pues la manoapreciará muy bien cuál es el de mayor peso específico: el centímetro cúbico de plomo pesa11,4 g; el de magnesio 1,8 g.

De hecho de que el peso específico del cobre sea 8, 9, se deduce: a) 1 cm3 de cobre pesa 8,9gramos; 1 dm3 de cobre pesa 8,9 Kg; 1 m3 de cobre pesa 8,9 toneladas; b) 1 cm3 de cobre pesa8,9 veces más que 1 cm3 de agua; siempre el cobre pesa 8,9 veces más que un volumen igualde agua.

El peso específico expresa también cuántas veces el cuerpo es más pesado que unvolumen de agua igual al suyo

Se designa con el nombre de densidad, , la masa de la unidad de volumen de un cuerpo,su masa m y su volumen V, están ligados por la relación

= m/V = (P:g) / V = (P:V) / g = peso específico / g

La masa inerte de un cuerpo es una magnitud invariable, pero su peso varía de unos lugares aotros. El kilogramo patrón pesa en París 1 Kg, y la unidad técnica de masa 9,81 Kg. Dosmasas cuyos pesos sean iguales en París, tendrán también pesos iguales en cualquier otra partedel mundo, y sus masas se podrán también comparar mediante balanza, pero ambos pesoshabrán aumentado o desminuido, aunque por igual.

4.4 SEDIMENTACIÓN

La sedimentación es un proceso por el cual las partículas suspendidas en un fluido se asientan.



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Los métodos de sedimentación se basan en el hecho de que las partículas pequeñas de undeterminado producto caen en el seno de un fluido a una velocidad uniforme y proporcional asu tamaño.

Los principios de sedimentación se aplican en la clasificación hidráulica de minerales, jigs,mesas concentradoras, sink and float, hidrociclones, etc.

Para comprender mejor los principios de sedimentación citaremos los siguientes ejemplos:

1. Si consideramos varias partículas del mismo peso específico y de la misma forma que caena través de una masa de agua, las velocidades relativas de caída de cada una de ellasdependerá de su tamaño; la más grande, por tanto la más pesada, caerá más rápidamente.

2. Si las partículas supuestas fueran de la misma forma y del mismo tamaño, pero dediferentes pesos específicos, las más densas y por tanto más pesadas, caerán másrápidamente.

3. Si las partículas fueran del mismo peso, de igual volumen y de igual peso específico, perode diferentes formas, sus velocidades de caída variarán también según la forma; laspartículas de forma más semejante a la esfera caerían más rápidamente, las de formatubular o aplanada caerían con mayor lentitud (Fig. 4).

4. La resistencia de un medio fluido a la caída de una partícula depende de la velocidad conque ésta cae. La experimentación minuciosa que se ha efectuado demuestra que estaresistencia es proporcional a la raíz cuadrada de la velocidad cuando el movimiento seinicia o cuando la velocidad es muy pequeña; y llega a ser proporcional al cuadrado de lavelocidad cuando ésta alcanza un cierto límite.

5. La velocidad de caída en un medio fluido dado, siendo iguales los pesos específicos de laspartículas varía en proporción a los cuadrados de sus diámetros cuando son muy pequeños,y en proporción a la raíz cuadrada de los mismos diámetros, cuando las partículas sonrelativamente grandes.

6. La resistencia a la caída aumenta con la densidad del medio fluido.7. La resistencia a la caída aumenta con la viscosidad del medio. Este aumento es

relativamente tanto mayor cuanto menor es el tamaño de las partículas.

4.4 FUERZA CENTRÍFUGA Y CENTRÍPETA

Si atamos un cuerpo al extremo de un cordel y le obligamos a dar vueltas alrededor de nuestramano, percibiremos la existencia de una tensión que pone tirante el cordel y tiene que sercontrarestada por nuestro esfuerzo. La fuerza determinante de esta tensión recibe el nombre defuerza centrífuga, y la del sentido contrario, que nuestra mano opone, se denomina fuerzacentrípeta.

La resultante de todas las fuerzas aplicadas al cuerpo se puede descomponer en dos (Fig. 5):una, P’, tangente a la trayectoria, cuyo efecto es aumentar o disminuir la velocidad, y la otra,N, la centrípeta, perpendicular o normal a la primera y dirigida hacia el centro de la curvatura,y a la cual es debido el cambio de dirección. En esta fuerza N intervienen, además de la



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componente normadle la fuerza motriz, la reacción de los obstáculos que impiden al cuerposeguir la dirección de la tangente; por ejemplo, la de los rieles de una locomotora en unacurva, o los esfuerzos de tensión en el volante de una máquina.

El cuerpo en virtud de la inercia, tiende en cada instante a continuar su movimiento en ladirección de la tangente a su trayectoria, y por consiguiente a alejarse del centro (Fig. 5). Paramantener el cuerpo en la circunferencia, o sea para hacerle cambiar su dirección, hay quevencer aquella inercia con una fuerza m x a igual al producto de la masa del cuerpo por suaceleración hacia M. Esta fuerza es precisamente la que hemos llamado centrípeta. Convienetener siempre presente lo siguiente:

v La fuerza centrífuga no es ninguna fuerza activa, sino la resistencia pasiva queopone la masa a ser desviada de la tangente.

v Si se rompe el cordel, el cuerpo no salta en la dirección del radio, sino en la dela última tangente a la circunferencia.

La fuerza centrífuga es muy útil en la concentración de minerales cuando se necesita aplicaruna fuerza superior a la gravedad, para lograr la separación de sólidos y fluidos de diferentesdensidades como es el caso de la sedimentación. Este proceso consiste en acelerar lasedimentación natural sometiendo los sólidos en suspensión a un rápido movimiento derotación en aparatos especiales y tubos apropiados. Esto ocurre en los ciclones, en cuyointerior llegan a adquirir valores bastante elevados, de tal manera que la aceleración de lagravedad es sustituida por la aceleración centrífuga (Fig. 6).

(Fuerza centrifuga) Fc = M v2 . R

m = masa v = velocidad r = radio de curvatura

Las unidades de la fuerza centrífuga son: DINA en el sistema cegesimal Newton en el sistema MKS

4.5 FUERZA CENTRÍPETA

Es la fuerza que atrae a una masa en movimiento en dirección al centro de curvatura. Si lafuerza centrífuga iguala a la fuerza centrípeta, la partícula seguirá una trayectoria circular,alrededor de un centro de giro que es el de la curvatura (Fig. 5)

(Fuerza centrípeta) F = M v2 . R



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Fig. 5. Fuerza centrífuga

Fig. 6. Hidrociclónes , equipos que permiten separar los granos gruesos de los finos , aprovechando la aceleración centrífuga.

Hidrociclón

Mineralespesados

MineraleslivianosAlimentación

P`

PN



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4.6 TRABAJO

Se realiza un trabajo cuando una fuerza mueve un cuerpo venciendo una resistencia. El trabajoes, pues, un gasto de fuerza a lo largo de un espacio.

Ejemplos: Introducir un tapón en el cuello de un frasco. Sacar de un pozo un cubo de agua.Comprimir un muelle. Impulsar un vehículo.

La unidad de trabajo es el kilográmetro (Kgm), es decir, el trabajo desarrollado para vencer lafuerza de un Kg a lo largo de 1 m.

Ejemplo: Se desarrolla 1 Kgm cuando se eleva 1 Kg a 1 m de altura. 1 libra-pie (inglés) = 0,1383 Kgm. 1 Kgm = 7,233 libras – pies ingleses.

En el sistema de unidades absolutas, la unidad de trabajo es el ergio, que es el trabajodesarrollada por una dina (1/981 g en París) recorrer 1 cm. Un múltiplo del ergio es el julio(joule) = 107 ergios.

Trabajo = T =fuerza x espacio = F x s

La unidad de trabajo en el sistema internacional de unidades es el julio, cuyo equivalente es elNm (Newton por metro). Otra unidad bastante generalizada es el Kilovatio-hora.

1 Kwh = 3,6 x 106 J

4.7 POTENCIA O ENERGÍA

La potencia es el trabajo realizado en la unidad de tiempo. El trabajo y la potencia se aplicanconstantemente en una planta.

Potencia = P = Trabajo/ Tiempo

La unidad de potencia es el kilográmetro por segundo (Kgm/seg), pero para potencias grandesse usa el caballo de vapor.

1 caballo de vapor (CV) = 75 kgm por segundo

El caballo de vapor inglés (horse-power) HP = 550 pies-libras/seg. 0 76,04 kgm/seg. Lasiniciales HP y también PS se usan con frecuencia para designar el caballo de vapor ordinario =75 Kgm/seg.



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MINERAL PESOESPECIFICO DUREZA CLIVAJE COLOR

Antracita 1.47 3 – 5 Perfecto Negra

Ortoclasa 2.5 – 2.6 6 Perfecto Pardo claro

Cuarzo 2.6 – 2.7 7 Imperfecto Transparente

Mica 2.8 – 2.9 2 – 2.5 Muy perfecto Transparente pardo

Turmalina 3.0 – 3.3 7 Astillosa Negra, rosada bruna

Apatita 3.1 – 3.2 5 Desigual Verde mar

Fluorita 3.1 – 3.2 4 Perfecto Amarillo, verderosado

Epidoto 3.38 - 6.5 – 7 Perfecto Verde botella

Topacio 3.5 – 3.6 8 Perfecto Amarillo vino

Siderita 3.8 – 4 – 4.5 Perfecto Pardo amarillento

Escalerita 3.9 – 4.2 3.5 – 4.0 Perfecto Marrón

Calcopirita 4.2 – 4.3 3.5 – 4.0 Subcoloidal Amarillo de bronce

Estanita 4.3 – 4.5 4 Imperfecto Gris de acero

Pirrotita 4.51 3.5 Subcoloidal Bronce grisáceo

Estibina 4.60 2 Perfecto Negro mate

Molibdenita 4.7 – 4.8 1 – 1.5 Perfecto Pardo oscuro

Pirita 5.0 – 5.2 6 – 6.5 Desigual Negro grisáceo

Calcosina 5.33 3 Coloidal Negro de acero

Arseno Pirita 5.9 – 6.2 5.5 – 6 Perfecto Gris de acero

Schelita 5.9 – 6.1 4.5 – 5 Desigual Amarillenta

Casiterita 6.8 – 7.1 7 Imperfecta Bruno - blanco

Wolframita 7.1 – 7.5 5 – 5.5 Perfecto Gris oscuro, negro

Galena 7.2 – 7.6 2.5 Muy perfecto Gris oscuro

Cobre nativo 8.48 – 8.8 2.5 – 3 Ganchuda Metálico, rojizo

Tabla 1. Minerales más comunes en Bolivia



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La unidad de potencia en el c.g.s., la unidad de potencia es el ergio por segundo; 10 millonesde ergios por segundo reciben el nombre de vatio (o watt). Esta es la unidad de potencia másusada en Electrotecnia. Un múltiplo del vatio es el kilovatio = 1000 vatios.

1 vatio (W) = 1 julio por segundo (J/s).

Un cuerpo posee energía cuando es capaz de producir trabajo. Existen diferentes clases deenergía: potencial, calorífica, eléctrica, mecánica, solar, química, nuclear, e tc.

El trabajo de una chancadora o de un molino es posible gracias a la energía eléctrica que estrasmitida a la chancadora o molino a través de motores eléctricos, poleas, engranajes ycorreas.

El agua de un lago que se encuentra en una montaña tiene la capacidad de producir trabajo.Podemos decir que el agua en estas condiciones tiene energía potencial (Fig. 7).

Al desplazarse el agua cuesta abajo, la energía potencial se convierte en energía cinética y si elagua se lo conduce a través de tubería hacia un generador, la energía cinética se convierte enenergía mecánica y ésta a su vez en energía eléctrica.

La fórmula para la energía potencial es:

Ep = m.g.h

m = masa del cuerpo g = gravedad h = altura en la que se encuentra el cuerpo

La fórmula para calcular la energía cinética es:

Ec = m v3 . 2

m = masa del cuerpov = velocidad del cuerpo



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Fig. 7. Conversión de la energía potencial en energía eléctrica.

4.8 ADSORCIÓN

Es una operación básica que se realiza poniendo en contacto un sólido con una mezcla fluida.Las condiciones en que se produce el contacto son tales que una parte del fluido resultaadsorbida por la superficie del sólido, con lo que la composición del fluido resulta alterada.En otras palabras se da el nombre de adsorción a la propiedad que tiene una sustancia puestaen contacto con otra, para retener parte de esta en su superficie como crear una especie decondensación. Esta propiedad se utiliza con frecuencia en la flotación de minerales, ya queconstituye un factor muy importante para la concentración de minerales por este método.

4.9 ROZANIENTO

El rozamiento es una fuerza de reacción que se opone al deslizamiento de un cuerpo sobre suapoyo. Existen tres tipos de rozamiento (Fig. 8):

4.9.1 ROZAMIENTO POR ADHERENCIA

El rozamiento por adherencia es la resistencia que opone un cuerpo en reposo aser movido sobre su apoyo. Sin el rozamiento de adherencia no se podría andar,tampoco podría moverse un vehículo por su propia fuerza (caso de un vehículo

Represa

Generadoreléctrico

Turbina

AguaEnergía eléctrica



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sobre hielo). Este tipo de rozamiento podría aumentarse con el empleo demateriales adecuados, colocando arena sobre el hielo, linóleo y rifles sobre unamesa de concentración.

4.9.2 ROZAMIENTO DE DESLIZAMIENTO

Es la resistencia que se presenta cuando el cuerpo está ya en movimiento, o seacuando ya ha sido vencido el rozamiento de adherencia. Este rozamiento esmenor que el de adherencia y juega un papel importante especialmente en laflotación.

4.9.3 ROZAMIENTO DE RODADURA

Se manifiesta cuando un cuerpo redondo (rueda o bola), rueda sobre su apoyo.Este rozamiento es considerablemente menor que el de deslizamiento. Este tipode rozamiento se presenta en los molinos de barras y bolas.

4.10 VISCOSIDAD

Es el rozamiento o fricción interna que existente entre las moléculas de los líquidos y gases,corresponde a la resistencia al corte o exfoliación de los sólidos (es la propiedad que poseenmuchos cristales de romperse según caras planas).

La viscosidad es la medida que nos indica la resistencia a fluir de un aceite. Todo aceite de altaviscosidad fluirá con menos facilidad que uno más liviano o de baja viscosidad.

Los aceites son más viscosos cuando están fríos, se adelgazan cuando se calientan. Algunosaceites resisten este cambio más que otros, éstos poseen un alto índice de viscosidad.

Esta propiedad tan importante aparece en los ciclones y también en la concentración porlíquidos pesados (sink and float) donde el control de viscosidades es fundamental.

Cada fluido tiene un coeficiente de viscosidad que depende del grado en que se ejercen dichasacciones en su seno. El coeficiente de viscosidad de un líquido disminuye al aumentar latemperatura del mismo; en los gases por el contrario aumenta con la temperatura. Lasunidades de medida de la viscosidad son el poise y el poiseuille



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Fig. 8. Rozamiento

4.11 pH

pH es el grado de acidez o basicidad (alcalinidad) de una sustancia, que se marca por laconcentración de iones hidrógeno.

Tabla 2. Escala de pH para soluciones comunesExiste una escala de 1 a 14 para su determinación. De 0 a 6 se considera ácida; de 8 a 14 seconsidera básica o alcalina y 7 se considera neutra. El control del pH es muy importante en laflotación de minerales, ya que cada mineral tiene su propio grado de acidez donde flota mejor.

El control del pH se puede efectuar mediante el uso del papel tornasol, que marcara rojocuando la solución es ácida y azul cuando sea alcalina o básica. (Tabla 2 ).



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4.12 INERCIA

Cuando se está sentado en un vehículo, en el momento de poner en marcha el mismo se sienteun impulso hacia atrás. Igualmente cuando un vehículo en movimiento frena súbitamente, loscuerpos sienten un impulso hacia delante; en ambos casos se pone de manifiesto la inercia, lamisma que puede resumirse de la siguiente manera: Inercia es la incapacidad de los cuerpospara salir del estado de reposo, para cambiar las condiciones de su movimiento o para cesar enél, sin la intervención de alguna fuerza.

En la concentración de minerales, la inercia juega un papel muy importante, así en las mesasconcentradoras los granos minerales se desplazan bajo influencia de la inercia y de lasvibraciones de la mesa.

4.13 PRINCIPIO DE ARQUÍMIDES

Todo líquido ejerce un empuje hacia arriba sobre los cuerpos sólidos sumergidos en él. Lamagnitud del empuje fue descubierta por Arquímedes (según se afirma, se le ocurrió mientrasse bañaba, y la regla que la determina se conoce con el nombre de principio de Arquímedes.Esta es:

Un cuerpo sumergido en un líquido experimenta una pérdida de pesoigual al peso del líquido que desaloja

5. EL OBJETO DE LA CONCENTRACIÓN DE MINERALES

El mineral de la mina (rum-of-mine) está constituido de minerales valiosos, no valiosos yganga, que vienen en forma conjunta.

El procesamiento o la concentración de minerales es la etapa siguiente a la explotación eninterior mina y su tarea es preparar el mineral de la mina para extraer el mineral valioso. Fuerade uniformar el tamaño del mineral, es un proceso de separación entre las partes con valor(mena) y las sin valor (ganga), para producir una porción enriquecida, o concentrado, quecontiene la mayor parte del mineral valioso, y un descarte, o cola, que contienepredominantemente caja. La concentración o proceso de enriquecimiento, reduceconsiderablemente la cantidad de material que debe ser manipulada en las plantas, reduce a simismo la cantidad de energía y reactivos para producir el metal puro en procesos siguientes.

El proceso de concentración de minerales reduce el volumen y el peso del concentrado quedebe ser enviado a fundición, reduce el costo de transporte y manipuleo, la reducción decostos de fundición es significativa debido a la disminución del tonelaje a tratarse, la menorcantidad de caja hace que la recuperación suba en la fundición. Contra estas ventajas se debeanotar el costo del tratamiento en la planta de concentración y las perdidas que se producen enla planta.



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La meta de cualquier proceso de concentración de minerales es la de producir un concentradodel mineral valioso con una ley, la más alta posible y a un costo lo más bajo posible. Larecuperación, del mineral valioso, debe ser la más alta posible y el rechazo del material sinvalor debe ser la más alta posible. Todas las partes de la plantas deben estar, de tal manerasincronizadas, que se logre el máximo de retorno por tonelada de mineral tratado.

Los beneficios del proceso de concentración de minerales podemos resumir de la siguientemanera:

v Los costos de transporte de los concentrados serán menores, debido a laeliminación de un importante parte de caja.

v Debido a la eliminación de una importante parte de la caja, se tendrán menorespérdidas del metálico en procesos posteriores (fundición).

v Menor tonelaje de concentrado a ser fundido, significa también menor costo detratamiento.

v Cuando los métodos de concentración son eficientes de de bajo costo, esconveniente emplear métodos de explotación masivos en la mina y producirminerales de baja ley (minado por sub-niveles, socavación y derrumbe), los cualespueden ser normalmente explotados por métodos selectivos de alto costo (corte yrelleno).

v La eficiencia y bajos costos en plantas de concentración hacen posible tratarminerales, que sin la disponibilidad de métodos de concentración de bajo costo, nopodrían ser clasificados como yacimientos.

A continuación mostramos un ejemplo para clarificar la ventaja económica de enviar a lafundición directamente el material que sale de una mina frente al envío de concentrado para sutratamiento.

EJEMPLO:

Mineral de oro y cobre:

v Au – 0,45 onzas por toneladav Ag – 4,50 onzas por toneladav Cu – 2,20 %

Este mineral puede ser enviado directamente a fundición o previamente puede serconcentrado.

En la planta se recupera 95% del Cu, 90 % del Au y 85 % de la Ag.

Leyes del concentrado:

v Au – 4,85 onzas por toneladav Ag – 45,75 onzas por toneladav Cu – 25,00 %v Fe – 30,00 %



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v SiO2 – 10,00 %v Al2O3 - 5.00%

Este concentrado se envía a la fundición, el cual paga de los metales de la siguiente manera:

v Oro: Si el contenido de oro es de 0,03 oz. O más paga 96,75 % del preciopromedio.

v Plata: Si el contenido de plata es de 1,00 oz. por tonelada seca o más, paga 95% del precio promedio de plata de la semana siguiente de la entrega a fundición. Habráuna pequeña deducción de 1 0z. de plata por tonelada tratada.

v Cobre: Deducir del cobre húmedo 1,3 % ( o 1,2 unidades de 20 lb. Por unidaden términos de fundición). Pagar por el resto del cobre al precio de exportación netocotizado (precio Londres o Nueva York) para las semana siguiente de recibido en laplanta, menos una deducción de 2 centavos por unidad en exceso.

v Castigos: Los costos base de fundición son 14,00 $ por tonelada seca; 7 % libre,30 centavos por unidad en exceso; Arsénico 1% libre, 50 centavos por unidad enexceso.

v Transporte: 2 $ por tonelada de mineral y 3 $ por tonelada de concentrado de lamina a fundición.

El ejemplo se basa en análisis de 100 toneladas de mineral.

CASO I

ENVÍO DIR ECTO A FUNDICIÓN

Contenido de plata = 100 t x 4,50 oz. = 450 oz. Ag Fundición paga por 100 (4,50 – 1,00) = 350 oz. Ag Contenido de oro = 100 x 0,45 oz. = 45 oz. Au Fundición paga = (0,9675) 45,00 = 43,537 oz. Au Contenido de cobre = (2,2/100)(2000 x 100) = 4.400 lb Cu Fundición paga (2,2 – 1,3)/100 (2000 x 100) = 1.800 lb Cu Costos de transporte = 100 x 2 = 200 $ Costos de fundición = 100 x 14 = 1.400 $

TOTAL 1.600 $PAGOS

Oro 43,537 x 442 = 19.243,35 $ Plata 350 x 7,39 = 2.586,50 $ Cobre 1.800 (1,53-0,02) = 2.718,00 $



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TOTAL 24.547,85 $

NETO RECIBIDO 22.947,85 $

CASO II

MINERAL PROCESADO Y POSTERIOR ENVÍO A FUNDICIÓN

100 toneladas de mineral son procesadas a un costo de 5 $ por tonelada y posteriormente esenviado a fundición. En la planta de concentración las recuperaciones de los metales son lassiguientes: cobre 95 %, oro 90 % y plata 85 %.

Recuperación del Cu: 0,95 (2,2/100) 2.000 = 41,80 lb por t

Por consiguiente, el cobre recuperado de 100 toneladas demineral es de 41,80 lb.

En el concentrado hay 25 % de Cu y por consiguiente seproducirá 4180 / 2.000 x 0,25 = 4180 / 500 = 8.36 t deconcentrado.

Se paga por (8,36) (2.000) ((25,00 – 1,30) / 100)) = 3.962,64 lb.Recuperación de Ag: 0,85 X 4,50 = 3,825 oz. por tonelada de concentrado. La plata

recuperada de 100 t de concentrado será 100 x 3,825 = 382,50oz. que están contenidas en 8,36 t de concentrado. Se paga el 95% ó 0,95 x 382,50 = 363,38 (deducción de 2,2875 oz de Ag portonelada de concentrado).

Recuperación de Au: 0,90 x 0,45 = 0,405 oz. por tonelada de concentrado. Larecuperación del oro de 100 toneladas será: 0,405 x 100 = 40,50oz. contenidas en 8,36 toneladas de concentrado. Se paga 96,75% ó 0,9675 x 40,50 = 39,18375 oz.

Costo: Concentración del mineral 100 x 5,00 = 500,00 $

Transporte a fundición 8,36 x 3,00 = 25,08 $

Fundición 8,36 x 14,00 = 117,04 $

TOTAL 642,12 $

PAGOS: Oro 39,18375 x 442 17.319,22 $Plata 363,38 x 7,39 2.685,38 $Cobre 3.962,60 x (1.53 – 0,02) 5.983,53 $

TOTAL 25.988,13 $



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NETO RECIBIDO 25.346,01 $

GANANCIA EN EL SEGUNDO CASO EN RELACIÓN AL PRIMERO 2.398,16 $

El flujograma del ejemplo podemos apreciar en la figura 9.

6. ETAPAS EN LA CONCENTRACIÓN DE MINERALES

Las partes principales de una planta de concentración podemos resumir de la siguientemanera:

v Conminución.o Trituracióno Molienda

v Cernido Industrial.v Clasificación.v Concentración gravimétrica.v Separación por medios pesados.v Flotación.v Separación magnética y de alta tensión..v Desagüev Deposición de colas.



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FLUJOGRAMA ESQUEMATICO

Fig. 9 Flujograma de tratamiento para la concentración de Minerales.

Mineral deMina

Galena PbSPirita FeS2Caliza CaCO3Cuarzo SiO2

Silicato (Fe, Mn, Al) SiO3

Trituración

Molienda

Conminución

Clasificaciónpor Tamaños

Flotación

ConcentradoGalena

Cola

Filtrado Dique decolas

Concentradoseco a fundición

MANUAL DE ENTRENAMIENTO EN CONCENTRACION DE MINERALES - I -

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