Problemas Concentracion

Diapositiva 1

CALCULOS PLANTAS DE BENEFICIO

Preambulo

El beneficio del mineral es el primer paso en la extraccin de metales a partir de recursos naturales. Con el agotamiento de minerales de alto grado metlico es necesario es importante aumentar el grado de metal de un mineral por mtodos fsicos, lo que se denomina enriquecimiento del mineral Los objetivos de enriquecimiento del mineral son:

Aumentar el grado de metal de mineral

Reducir la cantidad de minerales de la ganga de manera de producir menor volumen de escoria durante los procesos pirometalrgicos. La escoria contiene principalmente minerales de ganga.

Para disminuir la energa trmica requerida para separar el metal lquido a partir de minerales de la ganga.

Para disminuir los requerimientos de soluciones acuosas en la extraccin de metales por hidrometalurgia.

Que constituye el beneficio de minerales?

El mineral es un agregado de minerales y contiene valiosos minerales y la ganga El enriquecimiento del mineral implica separacin de minerales de la ganga del mineral y se realiza en las siguientes dos etapas.:

1. Liberacin de mineral valioso por las tecnologas de reduccin de tamao. En la mayora de los minerales de los valiosos se distribuyen en la matriz de mineral.

2. Tecnologas de concentracin para separar los minerales de ganga y para lograr un aumento en el contenido de mineral valioso y as aumentar el grado metal.

Las Tecnologas de Reduccin de Tamao permiten:

Producir partculas de tamaos y formas requeridas

Liberar mineral valioso para que pueda ser concentrado.

Aumentar el rea superficial disponible para la reaccin qumica.

El Balance de materiales es importante para determinar

La cantidad de agua en un circuito de molienda

% de slidos en suspensin (suspensin es una mezcla de slidos en agua)

Esta informacin es necesaria para determinar la capacidad de la bomba para transportar transporte la suspensin.

En la molienda hmeda, la relacin agua / slido es importante para controlar la viscosidad de la suspensin (lodos). Una suspensin demasiado diluida (Lodos demasiados diluidos) dar lugar a un desgaste excesivo del medio.

Una alta concentracin de slidos provocar una solidificacin del medio.

El % de slido en el lodo se calcula: 100s (m 100)

m(s 100)

s y m son las densidades del slido y del lodo respectivamente. Por ejemplo si s es 3.000 kg/m3 y m es 1.500 kg/m3 ; luego el lodo contiene un 33,33 % de slido de acuerdo a la ecuacin anterior.

La molienda en hmedo presenta las siguientes ventajas:

Menos requerimiento de potencia

Menos polucin con respecto a la seca

Despus de la molienda hmeda, el producto molido se clasifica por un cicln hidrulico en tamao inferior a (underflow) y superior (overflow). El overflow se lleva a la planta para la operacin de concentracin, por ejemplo flotacin. El tamao inferior se recircula despus en un molino de bolas para una separacin adicional.

HABLANDO DE MOLIENDA

Tecnologas de concentracin: Conceptos bsicos

Los objetivos de tecnologas de concentracin es la de separar el mineral valioso de los minerales de la ganga. En todos los mtodos de concentracin la alimentacin se divide en tres corrientes, a saber, en concentrado, intermedio y las colas o relaves. Los intermedios se reciclan dentro de la planta y, como tal, la salida de la planta es de dos productos, es decir, concentrados y relaves. Los relaves estn dispuestos con el concentrado mientras que se enva a la extraccin de metales.

Rendimiento de la planta y grado:

La recuperacin del mineral en la calidad del concentrado y el grado de metal del concentrado son importantes. La recuperacin se define como:

Recuperacin = 100 x Cantidad de mineral de valor en el concentrado

Cantidad de alimentacin

El grado del concentrado puede ser definido por el grado del mineral o por el grado del metal.

Grado Metlico = 100 x Cantidad de metal en el concentrado

Cantidad de concentrado

Por ejemplo; en el concentrado de calcopirita el grado del Cu es importante, en el concentrado de galena, el grado del Plomo es importante. Es necesario aclarar que el mineral no contiene el metal; el grado metlico es utilizado para tener una idea de la remocin de la ganga y del oxgeno o del azufre.

Por ejemplo el grado de mineral de la hematita pura Fe2O3 es 1 pero el grado de metal o el grado de hierro es 70 % de Fe y 30 % de O. (112/160) y (48/160)

La recuperacin del mineral en el concentrado puede ser 100 % si toda la alimentacin es derivada en el concentrado; pero el grado de metal puede ser muy bajo.

El mximo grado de metal en el concentrado puede que corresponda con el del mineral puro; por ejemplo el grado de Cu en CuFeS2 es 34,6 %, ( 63,5/183,5) el grado de Pb en PbS puro es 86,6 % ( 207/239) , el grado de Zinc en ZnS es de 67 %. (65,37/97,37 )

Si consideramos una alimentacin de 1000 Kg de calcopirita que produce 1.000 Kg de concentrado.

El concentrado contiene: 500 Kg de CuFeS2 , 200 Kg de Fe2O3 , 200 Kg SiO2 y 10 Kg de Al2O3.El anlisis de la alimentacin es el mismo que del concentrado.

El contenido de CuFeS2 en el concentrado es 100 %, pero el grado del Cu en el concentrado es:

500 x 0,347 x 100 = 17 , 30 %

1000

Eficiencia en la separacin:

La alimentacin de cualquier mtodo de concentracin es el producto molido. El producto molido es una mezcla de partculas de diferentes tamaos, formas y con diferentes proporciones de los minerales de valor y de la ganga. Debemos separar las partculas que contienen minerales de valor para obtener la mxima recuperacin.

El mineral de valor en el concentrado es definido como el valor metlico del mineral valorable. As que el concentrado est compuesto de metal en el valor del mineral + ganga.

Si m es el grado del metal de mineral puro y c es el grado de metal en el concentrado:

Ganga en el concentrado = m c ; ordenando: gc = m c ,luego: m = gc + c

Ganga en la alimentacin = m f; ordenando: gf = m f ,luego: m = gf + f

f es el grado del metal en la alimentacin y si MF es la masa de la alimentacin y MC es la masa del concentrado, tenemos que:

Recuperacin de ganga en el concentrado = (Rg ) = MC ( m-c)

MF ( m-f)

Recuperacin de ganga en el concentrado = (RM) = MC (c)

MF (f)

SE = Eficiencia en la separacin = (RM- Rg )* 100 = 100* MC ( c-f )

MF ( m-f)

Concentrado

Alimentacin

8

ConcentradoGrado del EstaoRecuperacin163%62%242%72%321%78%
Ejemplo:

Considerando la concentracin de mineral de SnO2 en casiterita, es posible producir un concentrado con el siguiente grado y recuperacin:

Estimacin de la eficiencia en la separacin:

El grado del Estao en la alimentacin es 1% y el grado del estao en el mineral puro es 78.76 % . Calcule la Eficiencia en la Separacin.

SE = Eficiencia en la separacin = 100* MC ( c - f)

MF ( m-f)

Luego:

MC (c) = f * RM

MF (f) c * 100

SE = Eficiencia en la separacin = RM * m( c-f)

c * ( m-f)

Para el concentrado 1:

SE 1= Eficiencia en la separacin = RM * m( c-f) = 0,62 x 0,7876 x (0,63 0,01) = 0.30 = 0,6192

c (m-f) 0,63 x (0,7876 0,01) 0,48

Datos:

m es el grado del metal de mineral puro = 0,7876

c es el grado de metal en el concentrado = 0,63

f es el grado del metal en la alimentacin = 0,01

Recuperacin de ganga en el concentrado = (RM) = 0,62



c(m-f) 0,42 x (0,7876 0,01) 0,32

Datos:







c (m-f) 0,21 x (0,7876 0,01) 0,16

Datos:





Note que la eficiencia de separacin en el concentrado 3 es alta, pero el grado de estao es muy bajo en comparacin con el concentrado

ConcentradoEficiencia en la Separacin161.8% (61,9)271.18% (72)375.24% (75)
Notemos que la eficiencia de separacin en el concentrado 3 es alta, pero el grado de estao es muy bajo en comparacin con el concentrado

Una planta de flotacin procesa una alimentacin cuyo grado es 0,8 % de Cu. La planta produce concentrados y relaves. La ley de cobre del concentrado es 26% y la de los residuos es 0,16%. Calcule:

a) Recuperacin de Cu en concentradob) Fraccin de alimentacin en el concentradoc) Relacin de Enriquecimiento

MF es la masa de la alimentacin, MC es la masa del concentrado y MT masa de las colas.

Balance de Materiales:

MF = MC + MT (1)

MF x f = MC x c + MT x t (2)

Datos:

m es el grado del metal de mineral puro

c es el grado de metal en el concentrado

f es el grado del metal en la alimentacin

t es el grado del metal en las colas

De la ecuacin (1) y (2)

De las ecuaciones 1 y 2 tenemos:

MF = c t(3)

MC f t

Recuperacin de la Planta es MF x 100(4)

MC

De (3 ) y (4) se tiene:

MF = c ( f t)(5)

MC f (c t)

Datos:

c es el grado de metal en el concentrado = 26 %

f es el grado del metal en la alimentacin = 0,8 %

t es el grado del metal en las colas = 0,16 %

La recuperacin de la Planta de Cobre de acuerdo a la ecuacin 5 es:

MF = 0,26( 0,008 0,0016) = 0,00166 x 100 = 80,77

MC 0,008 (0,26 0,0016) 0,00206

b) Fraccin de alimentacin en el concentrado

MC = f t = 0,008 0,0016 = 0,0064 = 0 0247

MF c t 0,26 0,0016 0,2584

c) Relacin de Enriquecimiento

Relacin de Enriquecimiento = c = 0,26 = 32,5

f 0,008

Calcular el valor contenido por tonelada de un depsito que contiene un 1% de cobre y 0.015% de molibdeno, conociendo que el valor del metal en el mercado

es de 1800 /t para el cobre y 20 /kg para el molibdeno.

Vamos a suponer 1 tonelada de todo-uno (mineral valioso + ganga), para este caso se tendra las siguientes partidas de mineral segn leyes:

Mineral de cobre:

1000 kg (1 tonelada de todo-uno) x 0.01 (ley de cobre) = 10 kg por cada tonelada de todo-uno.

Mineral de molibdeno:

1000 kg x 0.00015 = 0.15 kg por cada tonelada de todo-uno.

Ahora, habra que saber el dinero que se obtendra para dichas cantidades con los precios del mercado de metales que se facilitan en el enunciado:

Para el mineral de cobre:

10 kg x 1.8 /kg = 18 por tonelada de todo-uno extrado.

Para el mineral de molibdeno:

0.15 kg x 20 /kg = 3 por tonelada de todo-uno extrado.

Luego el valor contenido por tonelada extrada ser de 18 + 3 = 21

EJERCICIO 2:

Un concentrador de plomo recibe una alimentacin cuyo anlisis da una ley del 10% en PbS (Galena), a un ritmo de procesamiento de 1000 tph. El concentrador produce un concentrado con una ley del 80% en galena y unas colas con una ley del 0.19%. Utilizando las expresiones facilitadas anteriormente para la recuperacin y la ley, intenta calcular las cantidades de galena en las diferentes salidas del concentrador. Nota. O(+) y O(-) se refieren a cantidades totales de mineral valioso ms estril, a la salida del concentrador y de las colas, respectivamente.

Solucin:

Este tipo de problemas se denominan de balance de materia ya que la cantidad de material que entra debe ser igual a la suma de las cantidades parciales que salen por las diferentes salidas (concentrado, medios y estriles). Puesto que la unidad proceso acta (qumica o fsicamente) sobre las diferentes sustancias pero sin eliminar ni producir nuevo material.

Basndonos en el principio anterior tenemos que buscar las ecuaciones que nos proporcionen las cantidades de galena (PbS) en las diferentes salidas (incgnitas):

1 ecuacin utilizando la expresin de la ley a la salida de las colas, B:

Se debe cumplir la siguiente igualdad:

0.19 = x tph (PbS)/(x tph (PbS) + y tph (ganga)) x 100; Donde, x e y son incgnitas a resolver.

2 ecuacin utilizando la expresin de la ley a la salida de los concentrados, C:

Se debe cumplir la siguiente igualdad:

80 = z tph (PbS)/(z tph (PbS) + w tph (ganga)) x 100;

Donde, z e w son las otras incgnitas a resolver.

3 ecuacin:

Segn la ley de galena a la entrada, A, se tiene:

1000 tph x 0.1 (PbS) = 100 tph de galena estn entrando por A, luego:

100 (tph) = x (tph) + z (tph);

4 ecuacin:

A la entrada A se cumple que la cantidad de colas cumplir la igualdad:

(tph) = y (tph) + w (tph);

Por consiguiente, ya tenemos cuatro ecuaciones con cuatro incgnitas que se resuelven haciendo cambios de variables y sustituyendo en las igualdades correspondientes.

Al final de este proceso se tiene que obtener los siguientes valores:

X = 1.66 tph de PbS;

z = 98.34 tph de PbS

y = 875.42 tph de colas ;

w = 24.58 tph de colas

EJERCICIO 3:

Un circuito de flotacin con dos unidades (primaria-limpiadora) da un concentrado de PbS. La colas de la unidad limpiadora presentan una ley del 20%, las cuales se devuelven en circuito cerrado a la unidad primaria, cuya carga circulante es de 250 t/h (0.25). La alimentacin tiene una ley del 10% y entra a un ritmo de 1000 tph. La recuperacin y la ley del concentrado son del 98.2% y 90%, respectivamente. Calcular las cantidades y las leyes de las salidas restantes.

Nota. O(+) y O(-) se refieren a cantidades totales de mineral valioso ms estril, a la salida del concentrador y de las colas, respectivamente.

Solucin:

Vamos a aprovecharnos primeramente del dato de la recuperacin (98.2%), pero antes de seguir, consideraremos el balance de material que ocurre en los lmites del cuadrado, delimitado por la lnea roja a trazos, el cual engloba a las dos unidades de proceso considerndolas como una sola unidad.

Por ello, podremos escribir lo siguiente, segn la expresin de la recuperacin:

98.2 = x (tph de PbS)/(1000 x 0.1 (tph de PbS a la entrada)) x 100;

x = 98.2 tph de PbS a la salida en E (G(+)C)

Ahora sabiendo que a dicha cantidad le corresponde una ley del 90%, el total que sale por E ser por tanto:

O(+)C = (98.2 (tph) x 100%)/90% = 109.11 tph de material total

En C se debe cumplir:

O(+)R = 250 (tph) + 109.11 (tph) = 359 tph de material total

G(+)R = 98.2 (tph) + 50 (tph) = 148.2 tph de PbS

Y en B:

O(-)R = 1000 (tph) + 250 (tph) - 359 (tph) = 890.89 tph de material total

G(-)R = 100 (tph) + 50 (tph) - 148.2 (tph) = 1.8 tph de PbS

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