Unidad IIMetalurgia

Objetivos

• Definir los conceptos de metalurgia general: Metalurgia extractiva y/o Metalurgia adaptiva

• Describir el campo de aplicación de cada concepto en la industria minera

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METALURGIA

•La Metalurgia es el área industrial que se ocupa de la extracción de los metales desde las fuentes naturales y su posterior refinación a un grado de pureza comercial. 

- Metalurgia extractiva- Metalurgia adaptiva

•La obtención de los metales se realiza a través de una secuencia de pasos o etapas que pueden ser de carácter físico o químico.

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METALURGIA EXTRACTIVA

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Es la ciencia y tecnología de extracción de los minerales y su preparación para usos prácticos

Mineral

Sustancia natural, inorgánica y de composición química determinada

- Mena

- Ley del mineral

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Propiedades físicas de los minerales

• Dureza• Fractura• Exfoliación• Color• Brillo• Tenacidad

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Operaciones industriales

1. Mecánicas:

- Trituración o chancado, molienda, concentración

2. Químicas

- Vía seca o pirometalurgia, vía húmeda o hidrometalurgia

3. Electrometalúrgicas

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1) Tratamiento mecánico

Conminución: reducción de tamaño de las partículas de mineral, mediante trituración y/o molienda

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¿ Por qué se realizan los procesos de conminución?

a) Para liberar el mineral de interés del material de desecho,

b) Acelerar la velocidad de reacción en los procesos de concentración

c) Producir partículas de mineral de tamaño y forma definidos.

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Las etapas de la conminución son el Chancado y la Molienda.

Existe un límite para el cual los chancadores son eficientes y, pasado éste, se utilizan los molinos, los que realizan la reducción de material para tamaños más finos.

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a) Selección

b) Trituración y molienda

c) Harneado

d) Concentración

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b.1) Trituración (desintegración grosera)

Las máquinas que producen la trituración son conocidas como trituradoras, desintegradoras, quebrantadoras o machacadoras

El mineral o roca extraído, que sufrió una o más etapa de reducción, se clasifica de acuerdo a su tamaño:

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Existe una gran cantidad de trituradoras, varían de acuerdo al elemento de la máquina que efectúa la desintegración, mandíbulas, cilindros o martillos

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Según el tamaño que tienen las partículas a la salida de las máquinas de desintegración

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Grado de desintengración

El coeficiente de reducción que se obtiene en las máquinas de trituración se denomina grado de desintegración

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Características de las rocas

La dureza de la roca, determina el procedimiento de desintegración a seguir. Los materiales se clasifican en:

• Los muy duros y duros, conviene que sean desintegrados por trituradoras que trabajen al aplastamiento y choque

• Los medios y blandos por máquinas que trabajen al frotamiento

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b.2) Molienda

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En esta 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

La fragmentación se realiza en el interior de unos equipos cilíndricos rotatorios, conocidos como molinos

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Los tamaños de salida de los productos en esta etapa, serán:

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Los molinos, llevan en su interior mezcla de mineral a fragmentar y cuerpos molturantes o moledores (barras, bolas o fragmentos gruesos del propio mineral)

Clasificación de tipos de molinos, según tipo de cuerpos molturantes:

a) Molino de barras

b) Molino de bolas

c) Molinos autógenos (AG), propio mineral, o semiautógenos (SAG)

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a) Molino de barras

Grandes tubos cilíndricos, dispuestos horizontalmente

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b) Molino de bolas

• Se emplean para obtener granulometría de mineral entre 30 y 200 μm

• Los cuerpos moledores, serán de forma esférica, cilíndricos, cónicos o irregulares

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Los equipos pueden trabajar en forma continua o discontinua

• Discontinua, se utiliza en molinos pequeños de laboratorio• Continua, en la industria minera

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Los equipos pueden trabajar en circuito abierto o cerrado

• Circuito cerrado, se dispone de una criba o clasificador a la salida del producto que devuelve los sobretamaños. Se emplea en molienda con bolas o autógena

• Circuito abierto, se emplea en molienda con barras

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La molienda se puede realizar por vía seca o por vía húmeda

• Vía seca: molienda de materiales secos (2% de agua)• Vía húmeda: molienda de materiales que forman una pulpa (30 %

agua)

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c) Harneado (cribado)

Se basa en el paso de las partículas, a través de la superficie clasificadora

El paso de las partículas, depende de:

• Trayectoria de los granos, velocidad, dirección• Forma de las partículas• Espesor del orificio

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Objetivos del harneado

• Separar los fragmentos más gruesos contenidos en una mezcla de material, ya sea para eliminarlos o para ser enviados a una nueva etapa de chancado.

• Separar los fragmentos más pequeños, como un producto final o eliminarlos como desecho.

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Partículas fina (U)Partículas gruesas (C)

Factores que afectan la capacidad del harneado

• El porcentaje de rechazos en el material a harnear. • El porcentaje de granos difíciles.• El contenido de humedad. • La forma de los granos

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Harnero móvil

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Desventaja: Poca capacidad y se tapa o satura con facilidad

• Es uno de los dispositivos para harneado mas antiguo. • Tiene una forma cilíndrica y gira entorno a un eje axial con una

pequeña inclinación• Se alimenta con material en el extremo del tambor y el material bajo

tamaño pasa a través de las aberturas• El material sobre tamaño descarga en el extremo opuesto.

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Harnero vibratorio

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Son los mas utilizados en plantas de procesamientos de minerales.

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d) Concentración por gravedad

Concentrar a minerales ya sea por flotación, magnetismo. Siendo el más importante el primero

FLOTACIÓN• Es un proceso de gravedad que consiste en que el mineral metálico

finamente triturado se mezcla con un líquido. El metal flota, mientras que la ganga se va al fondo

• Se utiliza para menas sulfuradas

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o Patentado en 1906

o Ha permitido la explotación de yacimientos complejos y de bajo contenido, los cuales habrían sido dejados como marginales sin la ayuda de la flotación.

o Es un proceso de gravedad modificado en el que el mineral metálico finamente triturado se mezcla con un líquido. El metal o compuesto metálico suele flotar, mientras que la ganga se va al fondo. En algunos casos ocurre lo contrario.

o Se emplean aceites u otros agentes tenso activos para ayudar a flotar al metal o a la ganga.

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Flotación de espumas

Separación de especies minerales valiosas de las no valiosas, a través del uso de la adhesión selectiva de burbujas de aire a las partículas minerales valiosas

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Se basa en propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas de los sólidos a separar (comportamiento de sólidos frente al agua)

• Hidrofobicos: metales nativos y sulfuros son poco mojables por el agua y tienen afinidad por las burbujas de aire y ascienden

• Hidrofílicos: óxidos, sulfatos, carbonatos y silicatos son mojables por el agua, permanecen en suspensión y se hunden (relave o colas)

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Reactivos de flotación

Se dividen en colectores, espumantes y modificadores

• Colector: reactivo químico orgánico, que tiene la propiedad de adsorberse en la superficie de un mineral y lo transforma en hidrofóbico

• Espumante: reactivo orgánico (aceite de pino), que se adiciona a la pulpa con el objetivo de estabilizar la espuma

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• Modificador: activadores o depresores

- Activador: ayudan al colector a adsorberse en la superficie del minera a flotar

- Depresor: impiden la acción del colector en la superficie del mineral

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Evaluación del proceso de flotación

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Colectores• Aceites y derivados del petróleo• Ácidos y base orgánicas. Sales

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Concentración magnética

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Sirve para separar 2 sólidos, uno de los cuales debe tener propiedades magnéticas

• Los separadores magnéticos aprovechan la diferencia en las propiedades magnéticas de los minerales

Los minerales se clasifican en:

- Ferromagnético (magnetita)

- Paramagnético (hematita, minerales de manganeso, , cromita, pirrotita)

- Diamagnético (cuarzo)

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Los separadores magnéticos se dividen en:

a) Separadores de baja intensidad

b) Separadores de alta densidad

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a) Separador vía húmeda

• Son utilizados en la concentración de minerales de hierro

b) Separador magnéticos por vía seca

• Es aplicado en la concentración de minerales pesados: ilmenita, cromita, manganeso

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