PROCESO Un proceso productivo son acciones que ocurren en forma planificada que cambian o transforman materiales, objetos o sistemas, al final de los cuales obtenemos un producto.
Mina Rajo Abierto
MINERAL (1% CuT)
OXIDOS (SOLUBL ES)
CHANCADO H2SO4
SULFURO S (INSOLUB LES)
Ripios
LIXIVIACIÓN
SX
Soluci ones EX
Escorias
CHANCADO MOLIENDA Pulpa
FLOTACION
Soluciones Descarte
Cementación
Relaves
Concentrado (30% CuT)
Cemento Cu (70% CuT)
FUNDICION
4-6% CuT
Cátodos 99,9%
Mina Subterránea
Blister
Ánodos
99% CuT
99,7% CuT
REFINERIA FUNDICION Cu Wirebars
Barro Anódico
H2S Planta O4 Metales Nobles
Cátodos
Metal
99,9% CuT
Doré (Au, Ag)
99,9%
MERCADO
Mo
Mineralogia Menas y Minerales
Los minerales son compuestos encontrados en la corteza terrestre y tienen una determinada composición química. Las menas son depósitos de mineral que pueden ser explotados con beneficio económico
Introdución a la Recuperación y Ley La recuperación y la ley son la cuantificación de la separación. La recuperación y la ley se aplica al metal en el mineral, no al mineral. Para un mineral de calcopirita, la especie de interés es el cobre. Se habla de la recuperación y ley de cobre. La recuperación compara el producto con la alimentación. La ley se determina para cada uno de ellos. Recuperación La recuperación se calcula dividiendo la cantidad de metal en el concentrado por la cantidad de metal en la alimentación.
Las típicas recuperaciones estan entre 80% y 96% para el cobre. Ley La ley representa la pureza del producto. Es el porcentaje de un metal en el sólido. La ley de cobre en un concentrado de calcopirita esta usualmente entre 22% y 32%. La ley es baja porque la calcopirita pura tiene una ley de 34.6% cobre.
Geometalurgia •
La Geometalurgía es una disciplina que integra a la geología y metalurgia. Permite identificar y clasificar a los minerales según su comportamiento frente a determinado proceso metalúrgico. Se consigue con ello planificar y dirigir más eficientemente los procesos de valorización de un recurso mineral y su explotación.
•
Es importante, tanto en los estudios de ingeniería como en la operación de una planta metalúrgica. En los estudios de Ingeniería se determina el tipo de procesamiento. De ese modo, se configura el yacimiento según unidades geometalúrgicas, determinándose el tratamiento óptimo de una planta de tratamiento de mineral.
Contenido •Introducción •Chancado •Parámetros Chancado •Razón de Reducción •Tipos de Chancadores •Harneado
•Circuitos Harnero – Chancado •Molienda •Flotación •Espesaje y Filtrado •Diagrama de Proceso
CHANCADO CONMINUCIÓN: Chancado y Molienda. Existe un límite para el cual los chancadores son eficientes, pasado este, se utilizan los molinos, los que realizan la reducción de material para tamaños más finos.
CHANCADO •Los chancadores son equipos que se mueven con lentitud y aplican grandes fuerzas sobre las rocas. El mecanismo de reducción de tamaño es la compresión y, en menor medida, la abrasión. La aplicación se realiza en seco.
•El objetivo de la reducción de tamaño es la liberación de la especie de
interés metalúrgico del material de desecho o ganga.
•Se caracteriza por alto consumo de energía.
•Desafortunadamente no existe tecnología capaz de realizar el proceso de chancado en una sola etapa siendo necesarias varias etapas de fragmentación y más de un equipo.
CHANCADO PARAMETROS CHANCADOR: •Abertura de alimentación: ancho boca del chancador. Como situación óptima se considera que el tamaño de las rocas mas grandes no debiera sobrepasar el 85% de la abertura de alimentación del chancador. •Abertura de descarga (CSS, OSS): el Closed Side Setting (CSS) o abertura del lado cerrado corresponde a la distancia entre el manto y el casco del equipo en la zona
de descarga en el momento de la compresión, mientras el OSS o abertura del lado abierto, corresponde a la distancia entre el manto y el casco del equipo en la zona de descarga en el momento de la descompresión.
CHANCADO RAZON DE REDUCCION (RR):
La razón de reducción es una medida del grado de conminución del equipo de chancado. Se
determina como la razón entre el tamaño de la alimentación y el tamaño del producto. Este es un factor importante para determinar la eficiencia de chancado y puede controlarse por medio del ajuste del setting del chancador y el llenado de la cámara. Una forma común de estimar la razón de reducción es con los valores de D80 y P80, esto es, con el tamaño bajo el cual se encuentra el 80% del mineral en la alimentación y descarga, respectivamente:
Puede utilizarse también los valores de D100 y P100.
En el cuadro de abajo se presentan los rangos de aplicación de cada una de las etapas de reducción de tamaños y los consumos promedio de energía involucrados en cada una de ellas
Etapa
Chancado
Molienda
Rango tamaño
Consumo Energía
mm.
KWH/Ton.
Primario
1000 a 100
0.3 a 0.4
Secundario
100 a 10
0.3 a 0.2
Terciario
10 a 5
0.4 a 3
Primario
10 a 1
3a6
Secundario
1 a 0.1
4 a 10
Terciario
0.1 a 0.01
10 a 30
Sub-Etapa
CHANCADO TIPOS DE CHANCADORES: •Giratorios: chancado primario, altas capacidades •Mandíbulas: chancado primario, bajas capacidades •Impacto (horizontal): chancado primario, bajas capacidades •Cono: Chancado fino •Rodillos: Chancado fino •Martillos: Chancado fino
•Eje vertical: Chancado fino
Proceso de chancado primario ¿Cuál es el objetivo? El mineral proveniente de la mina presenta una granulometría variada, desde partículas de menos de 1 mm hasta fragmentos mayores que 1,5 m de diámetro, por lo que el objetivo del chancado primario es reducir el tamaño de los fragmentos mayores hasta obtener un tamaño de 8 pulgadas o menos.
Proceso de chancado secundario y terciario ¿Cuál es el objetivo? El mineral proveniente del chancado primario presenta una granulometría muy grande para la liberación de la partícula, por lo que el objetivo del chancado secundario y terciario es seguir la redución del tamaño de los fragmentos hasta obtener un tamaño de 3/8 de pulgadas o menos.
HARNEADO •Permite separar un volumen de mineral en distintos tamaños (dos o más flujos), mediante la formación de un lecho de partículas de mineral que se desplaza con movimiento vibratorio vertical sobre una superficie perforada (malla).
•Idealmente todas aquellas partículas que tengan un tamaño superior al de las perforaciones de la superficie separadora, quedaran retenidas, en tanto que las partículas menores pasaran a través de dichas perforaciones.
HARNEADO OBJETIVOS:
•Impedir que el material que no ha sido chancado lo suficiente pase a otra etapa de reducción (sobre tamaño).
•Preparar material con un rango estrecho de tamaño para alimentar ciertos procesos de concentración.
•Extraer aquel material que ya cumple con las especificaciones del producto, antes de ingresar al chancador, para aumentar la capacidad y eficiencia de estos equipos.
•Separar el material en una serie de productos finales de tamaño específico.
HARNEADO El material retenido en la malla se denomina sobre tamaño (oversize), mientras que el material que pasa a través de las aberturas se denomina bajo tamaño (undersize). En el caso que existan dos superficies separadoras, el tamaño que pasa la primera superficie y queda retenida en la segunda se denomina tamaño intermedio.
HARNEADO EFICIENCIA DE LA CLASIFICACIÓN
La eficiencia de clasificación es el cuociente entre el flujo de partículas de tamaño menor que la abertura del harnero que pasan a través de él, sobre el flujo de partículas que debería haber pasado.
HARNEADO TIPOS DE HARNEROS:
Harneros Planos: Una o más bandejas; inclinación única en el rango 0°- 45°.
Harneros Banana: Una o más bandejas; ángulo variable a lo largo del harnero existiendo una primera zona de alta pendiente que puede llegar a los 35°, y una zona final que puede ser horizontal.
Circuitos: Chancado-Harneado CIRCUITO CERRADO:
Un circuito cerrado de chancado es aquel en que el producto del chancador es clasificado en un harnero y el sobre tamaño de éste retorna al
chancador.
En este caso, el producto del circuito está constituido por el bajo tamaño del harnero. Este tipo de circuito se utiliza cuando se requiere mantener un estricto control sobre el tamaño del producto.
Circuitos: Chancado-Harneado CIRCUITO ABIERTO:
Un circuito abierto de chancado es aquel en que el chancador procesa carga fresca,
con o sin clasificación previa, generando el producto del circuito junto con el bajo tamaño del harnero.
•Molienda Parámetros Molienda Convencional Molienda Autógena Molienda Semiautógena (SAG) •Flotación •Espesaje y Filtrado •Diagrama de Proceso
Molienda El material que viene de la etapa de chancado, pasa al proceso de molienda donde diferentes molinos reducen aún más su tamaño
La Molienda ¿Cuál es el objetivo? Mediante la molienda, se continúa reduciendo el tamaño de las partículas que componen el mineral, para obtener una granulometría máxima de 180 micrones (0,18 mm), la que permite finalmente la liberación de la mayor parte de las especies mineralógicas en forma de partículas individuales
MOLIENDA • El grado de liberación corresponde al tamaño bajo el cual todas las partículas valiosas se encuentran libres, sin asociaciones con ganga ni inclusiones. • El tamaño generalmente es muy pequeño y alcanzarlo significa alto consumo de energía.
MOLIENDA PARÁMETROS TÍPICOS MOLINOS:
a) Diámetro / Largo del Molino • Corresponden a mediciones de los largos de cuerda interiores del equipo vacio, descontando los revestimientos. • Los molinos de barras y bolas tienen una relación L/D entre 1 y 2 (son más largos que ancho). • Los molinos SAG la relación es del orden de 0,5 (más anchos que largos).
MOLIENDA c) Tipos de Descarga: • Los molinos de barras presentan descargas: Por rebalse u overflow (molienda en húmedo),
Periférica central (molienda en húmedo), y Periférica por el extremo final (solo molienda en seco). Las aplicaciones usuales son con descarga por rebalse. Para aplicaciones de molienda gruesa (producto superior a 2mm y con bajos contenidos de finos), se suelen emplear los molinos con descarga periférica central. • Los molinos de bolas presentan descargas: Por rebalse u overflow (molienda en húmedo), y por parrilla o diafragma (molienda en humedo o seco). Los dos sistemas son ampliamente utilizados, siendo los molinos con descarga por parrilla más eficientes en cuanto a la energía utilizada (5 – 7% superior a los molinos con descarga por rebalse). • Los molinos SAG tienen en general descarga por parrilla.
MOLIENDA d) Velocidad Crítica: Corresponde a aquel valor en que la carga contenida en el molino se centrifuga, sin producir la molienda del mineral.
e) Tipos Movimiento de Molinos: • Rotación: donde los medios moledores rotan sobre sus ejes.
• Cascada: donde los medios moledores ruedan bajo la superficie de la carga. En este régimen de operación la conminución de las partículas ocurre preferentemente por abrasión. • Catarata: donde los medios moledores tienen caída libre sobre la carga. En este régimen de operación la conminución de las partículas ocurre por impacto y abrasión. • Centrifugación: donde la carga y los medios moledores giran junto con el cuerpo del molino.
MOLIENDA Los molinos de barras giran a velocidad en régimen de cascada, mientras los molinos
SAG y de bolas operan en régimen de catarata.
MOLIENDA f) Mecanismos de Rotura de la Roca: Impacto y Abrasión. • Los mecanismos de impacto y abrasión caracterizan las etapas de molienda de barras, bolas y SAG. • La abrasión ocurre por el roce existente entre roca-roca y roca-medio moledor, roca-manto, tanto en régimen de catarata como de cascada. Este tipo de mecanismo provoca la generación de
partículas finas. • El impacto en los molinos puede ocurrir cuando opera en régimen de catarata, ahí se producirá la caída libre de la carga existiendo impactos: roca-roca, roca-medio moledor y roca-revestimiento. Nota: En la etapa de chancado el mecanismo de rompimiento de la roca es por comprensión.
MOLIENDA MOLIENDA CONVENCIONAL: • El medio moledor es principalmente un elemento externo (barras o bolas de acero).
• Las barras de acero miden hasta 6m de largo. • Los molinos de bolas entregan un producto (fino) apto para la etapa de concentración.
MOLIENDA MOLIENDA CONVENCIONAL: • Los circuitos de molienda convencional pueden estar constituidos por: solo molinos de barras, solo molinos de bolas (molienda unitaria), y molinos de barras y bolas.
• Los molinos de barras son considerados como molienda primaria, obteniendo como producto final una granulometría relativamente gruesa, por lo cual es común encontrarlos en circuito abierto seguidos de una molienda secundaria (molino de bolas). • Los molinos de bolas puede ser alimentados desde molienda de barras o desde una etapa de chancado 3° ó 4°. Este tipo de molinos se puede encontrar en circuitos abiertos y cerrados.
MOLIENDA MOLIENDA CONVENCIONAL: Variables.
a) Flujo de Mineral: Al aumentar el flujo de mineral se tendrá un menor grado de molienda, se tendrá un producto final más grueso y un aumento de la carga circulante.
b) Densidad de Pulpa Alimentación Ciclones: • Una mayor adición de agua implicara una mejor clasificación en los ciclones, produciendo un tamaño mas fino de corte o una capacidad excedente en el circuito.
• La clasificación más eficiente de las partículas gruesas, aumenta la eficiencia de molienda provocando una mejor fractura. • Si el objetivo es producir más fino, aumentara la carga circulante y el % de sólidos del rebose de los ciclones disminuirá (mas agua a la etapa de flotación).
MOLIENDA c) % Sólidos Descarga Ciclones
Aumento en el % de sólidos disminuye el cortocircuito de finos del sistema, aumentando la eficiencia de clasificación.
Utilizar apex suficientemente cerrados como para mantener una alta densidad de pulpa en la
descarga, justo por debajo de la condición de acordonamiento.
d) Presión Alimentación Ciclones Si la presión disminuye, el ciclón aumentara su tamaño de corte, entregando un producto más grueso y aumentando el tonelaje de producto; disminuye la carga circulante.
MOLIENDA e) Grado de Llenado del Molino El aumento del grado de llenado provoca que pueda “tomar” más potencia, que puede ser utilizada en aumentar la capacidad de tratamiento del circuito y/o disminuir el tamaño del producto.
f) Granulometría Alimentación Si la granulometría de alimentación aumenta, el producto final se engruesa, aumenta la carga circulante del circuito y disminuye la capacidad de tratamiento.
g) Dureza del Mineral Si aumenta se tendrá un producto final más grueso y/o una disminución en la capacidad del circuito, y aumento en la carga circulante.
La Clasificación en Húmedo ¿Cuál es el objetivo ? La clasificación en húmedo en este caso se efectúa con hidrociclones y su objetivo es seleccionar el tamaño de partículas que tienen el diámetro adecuado para el proceso de concentración posterior.
Hidrociclón Cónico en operación
MOLIENDA MOLIENDA AUTÓGENA:
Corresponde a una etapa primaria de molienda, en la cual se entrega un producto grueso. Los molinos autógenos generalmente operan en circuito cerrado con un harnero, y su nombre se debe a que el material moledor es el mismo mineral procesado.
MOLIENDA MOLIENDA SEMIAUTÓGENA: • La molienda se produce por las bolas de acero y el propio mineral (Semiautogeno). • Estos circuitos de molienda se caracterizan por la generación de partículas gruesas de
alta
dureza,
denominadas
pebbles
(guijarros), los cuales suelen ser procesados con chancador de cono, y retornados al circuito.
MOLIENDA
MOLIENDA
MOLIENDA e) Presión en los Descansos • La potencia en un molino SAG es el reflejo del peso suspendido sobre sus descansos, el que incluye el peso del equipo, revestimientos y la carga interna.
• La presión corresponde a la del aceite de lubricación en la zona de los descansos, valor que debe mantenerse sobre un mínimo que asegure la capacidad de levante del eje. • En la situación límite el sistema de lubricación no será capaz de sostener el peso, impidiéndose el movimiento libre y produciendo daño en los descansos.
MOLIENDA f) Curva de Operación del Molino SAG • A medida que aumenta el tonelaje o la dureza del mineral, se aumenta la potencia y la presión de los descansos (zona de la izquierda); • Si se llega a una condición extrema (“llenado típico”), la carga se pega a las paredes del molino, produciéndose una disminución gradual de la potencia y un incremento sostenido en la presión de los descansos (operación inestable).
Contenido •Introducción •Chancado •Harneado •Circuitos Harnero – Chancado •Molienda •Flotación Tipos de Celda Variables de Flotación •Espesaje y Filtrado •Diagrama de Proceso
FLOTACIÓN Es un proceso de concentración de las especies de interés por medio de un tratamiento
físico –químico, que consiste en la adición de reactivos que crean las condiciones de adherencia de las partículas a las burbujas de aire.
Tipos de circuitos de Flotación
¿Cuál es el producto del proceso de flotación? Luego de varios ciclos en que las burbujas rebasan el borde de las celdas, se obtiene el concentrado, en el cual el contenido de cobre ha sido aumentado desde valores del orden del 1% (originales en la roca) a un valor de hasta 31% de cobre total. El concentrado final es secado mediante filtros y llevado al proceso de fundición.
FLOTACIÓN
FLOTACIÓN
FLOTACIÓN • Para una separación eficiente es necesario que las partículas hayan alcanzado el tamaño de liberación. • También es necesario que tengan una masa mínima tal que, una vez que se haya adherido a la burbuja, las fuerzas provocadas por la agitación de las celdas o por los choques con otras partículas, no la despegue. • La flotación de un mineral se realiza en etapas, cada una tiene como objetivo aumentar la ley de concentrado hasta obtener el producto final. • Normalmente las primeras etapas del circuito son “Recuperadoras” y las últimas de “Limpieza”.
FLOTACIÓN
FLOTACIÓN TIPOS CELDAS DE FLOTACIÓN:
Celdas convencionales: en general están formadas por un estanque provisto de agitador.
Las celdas convencionales pueden ser autoaireadas o requerir de un sistema de soplado independiente. Los estanques presentan diversos diseños desde cuadrados a cilíndricos. Estas celdas son comúnmente utilizadas en las etapas “recuperadoras del circuito”.
FLOTACIÓN
FLOTACIÓN Celdas Columnares: Corresponde a estanques de gran altura con áreas cuadradas, rectangulares o cilíndricas. Siempre requieren de la inyección de aire comprimido, para la generación de burbujas y agitación de la pulpa. Se utilizan básicamente en las etapas de limpieza.
FLOTACIÓN VARIABLES DE FLOTACIÓN:
a) Dosificación de Reactivos: Formula optima que permite maximizar la recuperación. • Colectores: dotan a las partículas de interés de las características de adherencia a las burbujas (las transforman en hidrofóbicas); • Depresantes: dotan a las partículas de ganga de las condiciones hidrofílicas que las mantienen en la pulpa durante la flotación; • Espumantes: permiten que las burbujas de aire presenten una consistencia y duración adecuada para que no se destruyan en su recorrido; • Modificadores de pulpa: permiten dotar a la pulpa de las condiciones adecuadas para la flotación de la especie de interés (pH).
La Sedimentación ¿Cuál es el objetivo de la sedimentación?
Después de la flotación se producen dos productos con alto contenido de agua, ellos son el concentrado final que debe ir al proceso pirometalúrgico con una determinada humedad y el relave, en ambos casos se recupera el agua presente mediante la sedimentación y es reutilizada.
ESPESAJE El espesaje de una pulpa mineral es un mecanismo físico de separación sólido/líquido, en el cual se dan las condiciones necesarias para que las
partículas sedimenten (“caigan”) por efecto de la gravedad, obteniendo una pulpa densa en la descarga y un líquido claro en el rebose.
ESPESAJE VARIABLES DEL PROCESO:
Granulometría • Las partículas finas presentan una baja velocidad de sedimentación, es decir requieren
de mayor tiempo para “caer” por cuanto presentan una menor masa. Las partículas ultra finas modifican la viscosidad del líquido que conforma la pulpa, haciéndolo mas pesado y desfavoreciendo de esta forma la sedimentación de todas las partículas. • Las partículas gruesas aumentan los riesgos de embanque del espesador.
Filtración
¿Cuál es el objetivo de la filtración? Como la Sedimentación no es capaz de sacar el contenido suficiente de agua para que el concentrado final vaya al proceso pirometalúrgico, el valor aproximado es una humedad del orden de 10 %, es necesario agregar la etapa de filtración.
FILTRADO El filtrado es un método de separación sólido/líquido donde se aplican fuerzas
externas como la compresión, la succión y/o el soplado para producir la separación. Se obtiene un sólido de baja humedad y un líquido con bajos contenidos de sólidos.
FILTRADO TIPOS DE FILTROS:
Report "Conceptos Generales en Procesamiento de Minerales"