Revista del Instituto de Investigaciones FIGMMGVol. 9, Nº 18, 7-16 (2006) UNMSM ISSN: 1561-0888 (impreso) / 1628-8097 (electrónico) Flot concentración minerales manganeso: Flotación y concentración de minerales de manganeso: MnO2 Flotation and concentration of the mineral manganese MnO2 Ángel Azañero O.*, Pablo A. Núñez J.*, Daniel Lovera D.*, Elard León Delgado*, Sosimo Fernández S.*, Vladimir Arias A.*, Vidal Aramburú R.*, Luis Orihuela S.*, Joseph Chancasanampa M.**, Ruth Cordova O.**. RESUMEN Los minerales de manganeso son difíciles de concentrar, no obstante, en este estudio de investigación se ha logrado elevar la ley del manganeso aplicando diferentes equipos, máquinas, diagramas de flujo y diversos reactivos químicos de flotación, obteniendo los mejores resultados mediante flotación de la ganga siendo el relave el concentrado de manganeso. El mineral original tiene 23,8% de Mn, al concentrarlo por flotación inversa se llega a obtener 47,50% Mn en el concentrado; producto muy cotizado en el mercado interno y externo. Palabras clave: Flotación de manganeso, concentración, Mineral de manganeso. ABSTRACT The ores of manganese are difficult to concentrate, nevertheless in this study of research, it has been achieved to raise the grade of manganese applying different equipments, machines, flow charts and diverse chemical reagents of flotation, obtaining the best results by means of flotation of the gangue, being the tail the concentrate of manganeso. The original ore has 23,8% Mn, on having it concentrate by inverse flotation, one manages to obtain 47,50% Mn in the concentrate, product very quoted on the intermal and external market. Keywords: Flotation of manganese, Concentrate, Ore of manganese. * Docentes de la EAP de Ingeniería Metalúrgica de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos. ** Estudiantes de la EAP de Ingeniería Metalúrgica de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos. E-mail:
[email protected] Optimización de la flotación(10 y 12) Mediante investigaciones recientes se ha demostrado que altas velocidades de agitación (floculación) y tiempo prolongado de acondicionamiento son necesarias para una óptima flotación del manganeso(3). Braunita. En el Perú tenemos muy pocos recursos minerales con estas características. máximo : P. psilomelano (MnO2. en la agricultura como fertilizante y fungicida. dextrina. los principales son: la pirolusita.00 % Productos. estando el costo de producción en rangos de 40-60 US $/TMS. se han encontrado minerales de valor comercial. Nacional Peruana y muchos otros. aleaciones con aluminio. Flotación directa/inversa.. mínimo : Fe. el concentrado de más alta ley puede ir directamente al mercado de exportación o dar mayor valor agregado en la producción de reactivos químicos. en el Perú existen muy pocas reservas de este mineral. también en la fabricación de pilas. Manganeso (Mn) El metal se obtiene por reducción de los óxidos con aluminio y el ferromanganeso por reducción de los óxidos de Fe y Mn con carbono. tratándose metalúrgicamente con técnicas adecuadas y actualizadas. Mn. Concentración magnética. SO2. rodocrosita (MnCO3).00% 0. el psilomelano y el wad. máx. Copilsa. el wad (masas amorfas. en psiquiatría en combinación con Co-Li-Mg-Mn. Reactivos de flotación Ácidos grasos. Ecuador es un potencial comprador de concentrados de manganeso. Georgia y Ucrania. desde el punto de vista económico. El bióxido de manganeso con 74% como bióxido de Mn se cotiza desde 400 US $ hasta 500 US $. beneficiándose actualmente en forma muy precaria. el dióxido de manganeso (MnO2) que se emplea como despolarizador de pilas. principalmente por el escogido a mano. con 47-48% se puede vender a un promedio de 250. siendo el mayor consumidor la industria siderúrgica. los minerales de manganeso. se pueden obtener productos de gran aceptación en el mercado nacional.FIGMMG FLOTACIÓN Y CONCENTRACIÓN DE MINERALES DE MANGANESO: MNO2 INTRODUCCIÓN A pesar de ser el metal más abundante en la naturaleza después del fierro. manganita (MnO (OH). Gravimetría. producción de reactivos químicos: permanganato de potasio con propiedades fuertemente oxidantes y corrosivas. ácido oleico. MnCl2. máx. No Ferrosos. Frother 70. 8 .7) y Tacna.00 US $/TMS. Diamond Corporation S. Pirofosfato de manganeso. en la dieta de los seres humanos como sulfato de manganeso en pequeñas cantidades y usos terapéuticos. CONSIDERACIONES GENERALES Minerales de manganeso El manganeso está ampliamente distribuido.A. El mercado interno lo constituye la industria siderúrgica. pueden ser terrosas o compactas). Hubnerita (MnWO4). se obtienen mejores cotizaciones en el exterior. se puede cotizar entre 80 y 140 US $ por TMS. Aplicaciones y usos Fabricación de aceros al manganeso. El SO2 activa los minerales de manganeso permitiendo la adsorción del colector más eficientemente. pinturas y decoloración de vidrio. destacando Cajamarca y el Altiplano de Tacna. como colorante en la industria textil. son muy escasos. cerámicos. Unión Soviética le siguen.00% 1. máximo : SiO2 + Al2O3. los nódulos marinos tienen una ley entre 15 a 30% de Mn. India. Deslamado-clasificación por tamaños. Condiciones de comercialización(10). usos terapéuticos y fungicidas. como por ejemplo. precios. Brasil. El precio del manganeso(8) fluctúa en función del contenido de Mn. rodonita.H2O) con lustre submetálico.12% : 11. sólo algunos de los minerales que lo contienen son de interés industrial(1): pirolusita (MnO2) con lustre metálico color negro de fierro. con resultados económicos que elevarán la calidad de vida de la población cercana a la zona de producción. De estos minerales. Métodos de beneficio metalúrgico(11 y 6) • • • • • Escogido manual. : 40-48% 6. sólo en la zona de Cajamarca(2. ácido sulfúrico. así: concentrados con 40% de Mn. silicato y carbonato de sodio. Quebracho. dependiendo del método de tratamiento metalúrgico aplicado. costo de producción y mercados Los países principales que producen manganeso son Sudáfrica. en menor proporción. de formación subangular. lavado de mineral previo a flotación. ET AL.80% 2. mayormente. Mineralogía de la zona Se encuentran en extensas superficies calcáreas y arcillosas con estructura ascaroidea (se disgrega con facilidad) permeables. el manganeso es flotado directamente en circuito ácido con los mismos reactivos descritos arriba.FIGMMG ÁNGEL AZAÑERO O. en estructuras tubulares y como lentes. color gris pardo.50% METODOLOGÍA DE TRABAJO Objetivos • Aplicar diversos métodos de concentración. vetas y mantos. Mineral El mineral pertenece a la zona de Cajamarca donde se explota principalmente por métodos artesanales(6). son de grano medio. equipos y máquinas • • • • • Celda de flotación. la pulpa es acidificada y el óxido de manganeso es flotado con ácido oleico o aceite de alto grado.00% 5. • Minerales ganga sílice-aluminio. Flotación de manganeso • Minerales de ganga carbonatada. • Minerales mixtos de ganga de calcita y sílice.80% 2. en ganga de calcita. • Elevar la ley del concentrado de manganeso. Mesa gravimétrica. Jig Denver Mineral Selective. flotación de la ganga. Pruebas experimentales Se han realizado diversas pruebas con el objeto de obtener concentrado de Mn de grado comercial. por pirolusita y. Separador magnético. Las menas de manganeso se presentan en depósitos tipo bolsonadas. seguido de la flotación de manganeso. flotación de la calcita seguida de remolienda y flotación de un segundo concentrado de calcita. Rot-up/Tamices. Resumen de trabajo de pruebas experimentales. • Elaborar productos de mayor valor agregado partiendo de la materia prima obtenida en el punto anterior. Mineralogía El mineral está formado. Materiales. Prueba N° 1 Preparado a -½ Fracción -1/2 + 8mm -8 mm + 35mm -35m Operación No se trabajó Jig Mesa Jig Mesa Mesa Mesa Mesa Magnetismo Magnetismo No se trabajó Reactivo pH 2 -28 m -28 m + 48 m -48 m + 65 m -65 m + 100 m -100 m + 150 m -150 m 3 -4 m -4 m + 16 m -16 m + 400 m -400 m 9 . Cuadro 1. primero se flota la ganga tal como la calcita con ácidos grasos en pulpa alcalina y almidón o dextrina para deprimir el MnO2.50% 2. cuarzitas con arcillas rojas y areniscas cuarzosas y ferruginosas. igual que el anterior. se efectuó pruebas gravimétricas en jig y mesa combinadas con clasificación. por psilomelano y wad. concentración magnética. Ley del mineral Mn Fe CaO SiO2 MgO : : : : : 23. los relaves son el concentrado de Mn de la última prueba. 0 Flot.60 100.44 20. Calcita Dextrina Ac. Resultados Prueba 1.08 22.07 0.8 RESULTADOS Cuadro 2. % en peso 65.8 9.30 3.6 Ac. Calcita No se trabajó Flot.00 Los medios del Jig fueron juntados al relave ante la falta de selectividad y presencia de numerosas partículas mixtas.56 27. 10 . Calcita Ac.21 13.FIGMMG FLOTACIÓN Y CONCENTRACIÓN DE MINERALES DE MANGANESO: MNO2 4 -48 m -48 m + 400 m Flot.00 % Manganeso Ley 22.01 38. Producto -½+8m Conc.75 22.0 Dextrina -400 m 5 -35 m -35 m + 400 m -400 m 6 -48 m -48 m + 400 m No se trabajó Flot. Oleico Na CO 2 3 Dextrina Ac.52 9. Oleico -400 m 7 -48 m -48 m – 400 m No se trabajó Flot. Mn -400 m 8 -48 m -48 m + 400 m No se trabajó Flot. Mn Quebracho SO 2 8.22 9.56 Distribución 64. Calcita Flot.93 100. Oleico Na CO 2 3 10.27 1.03 8. Calcita Dextrina Na CO 2 3 Na CO 2 3 Ac.54 26.5 R-710 -400 m 9 -10 + 48 m -400 m Molienda y flotación No se trabajó Se flotó en dos circuitos En detalle más adelante 9.86 0. Conc.8 10. Oleico Quebracho R-710 9. Jig Relave Conc. Mesa Medios Relave Cab.5 Oleico 9.70 13.29 2. Oleico 7. 00 % Manganeso Ley 42. Mesa Medio Relave -150 m Conc.40 27.97 3.28 22. Mesa Medio Relave .FIGMMG ÁNGEL AZAÑERO O.92 30.98 100.68 34.16 3.45 22.14 6.30 12.67 4.18 3.56 Distribución 0.56 21.83 10.100 m + 150 m Conc.92 14. ET AL.67 29.82 6.80 28.72 23.44 22.48 m + + 65 m Conc.35 2.56 10.40 25.06 11.37 100.16 22. Resultados de Prueba 3. % en peso 0.32 14.68 20.12 21.48 34.08 22.18 3. Cuadro 4.53 6.20 22.24 12.47 2.08 21.12 28.10 1.54 4. Conc. Tamaño .43 100.40 10. Resultados Prueba 2.44 22. Jig 2° Conc.64 2.40 10.32 25.20 21.35 2.81 3.33 4. Cuadro 3. Producto Concentrado magnético Relave 1 DA = Deciamperios Relave 2 DA Medio 3 DA Relave 3 DA Concentrado magnético Relave 1 DA Relave 2 DA 2° Medio 3 DA 1° Medio 3 DA Relave .51 6.85 8.60 32.04 2. Medios Relave % en peso 5.24 32.48 32.50 15.60 19.49 1.23 4.400 m Cab.17 6.72 2.64 21.40 31. Conc.28 4.00 3.25 39.00 .38 2. Se concentró gravimétricamente por mallas y por separado.98 2.54 6.85 2.88 2.65 m + 100 m Conc.68 3.87 3.70 3.28 m + 48 m Producto 1er. Conc.38 2.41 100.05 11.77 10.80 2. Mesa Medio Relave Lamas Total Cab.22 2.40 31.76 5. Mesa Medio Relave .56 20.00 % Manganeso Ley 30.61 Distribución 7.61 6.26 10.00 11 .26 1. 00 8.74 1. Resultado de pruebas 4 y 5.05 2.00 25.92 42.91 3.88 23.54 6.53 7.00 7.FIGMMG FLOTACIÓN Y CONCENTRACIÓN DE MINERALES DE MANGANESO: MNO2 Cuadro 5.26 30. 4 1er Conc.26 100.60 4.80 36.28 29.47 7.95 9. Conc.06 5 Conc.60 51.94 8.25 10.91 4.75 2. Mn (c) Conc.65 13.37 9.57 34. Calcita Relave + 65 + 100 (a) + 150 (a) + 200 (a) + 400 (b) – 400 Lamas Cab.46 3.00 48.36 23.71 100.15 50.16 38.28 7.12 22.51 Radio conc.25 40.54 7. Calc. Calcita Rel.04 48.44 23.23 9.00 48.400 Cab. 25. Mn (d) (c) suma de la 3 (a) (d) suma de (c) y (d) 32.35 10.73 33.94 39.46 4.97 6.97 3.15 7.27 7.29 100.75 100. + 48 + 65 + 100 + 150 + 200 + 325 + 400 .08 100.65 10.70 16.25 3.85 4.36 24.05 51.21 5.33 4.56 43.07 5.17 6. Calcita 2do Conc. Conc.38 8.00 11.50 5.48 29. Prueba N° Producto % en peso % Manganeso Ley Distribución 8.00 12 .58 3.10 25.54 48. 35 43.33 36.70 43.35 24.56 100.30 43.19 0.15 39. Mn 2do. Relave + 65 + 100 + 150 + 200 + 325 + 400 .90 6.80 46.00 18.55 26. Mn Relave Cab.89 41.40 4.73 5.00 49.28 4.24 2. Calc 1er Conc. Medio 2° Medio 1° Medio Relave Lamas 8 Cab.15 27. 1er.70 45. 36. Resultado de la prueba 6.35 7. 7 y 8.00 24.23 3.38 40.40 4.52 0.00 26.69 18.82 35.18 100.00 40.12 100.90 45. % Manganeso Ley 6. Calc.00 24. Calc 2do Conc.44 (a) Esta referida a (b).25 23.44 2. Calc.85 40.23 40. ET AL.31 13 .07 4. Calc Relave Lamas Cab.46 17.79 4.400 Lamas Cab. Calc.00 5. Conc.41 6.10 2.91 100.16 7.11 42.95 2.46 1.24 100.76 0.89 2.02 33.99 73.00 10.87 100.01 Distribución 9. Conc.84 0.63 9.35 23.80 46. Calc. Mn 3er.15 22.60 36. Conc.00 27. Calc.96 43.98 10.66 1. Conc. ( b) % en peso 32. ( a) Cab.11 5.45 40.24 1. Cuadro 6.31 16.30 46. 2do Conc.65 27.14 1.78 Radio conc.27 1.89 69.92 1.58 100.FIGMMG ÁNGEL AZAÑERO O.85 41.73 7.21 16.90 34.60 33.36 33. Prueba N° 6 Producto 1er Conc.12 2.45 23.39 10.00 100. Esta última es la suma desde Rel + 65 m a Rel – 400 7 Conc. Conc. 00 44. por lo que la describimos aparte. también es aquella donde se empleó menor cantidad y diversidad de reactivos. Flotación T = 4´ En ambos casos las espumas fueron cargadas.13 100.50 Recuperación 46. Mn Cab. 6.024 2.75 49. 4° El material grueso del punto anterior fue remolido en mortero hasta pasar la malla 100.34 4. Resultados prueba 9. MnO2 + TAMIZADO 100 m Producto 1° Conc. + 2° Conc.97 100. 14 . TAMIZADO 400 m + + REMOLIENDA + TAMIZADO 48 m - FLOTACIÓN CALCITA 1° Conc.36 2° Conc.000 Na2CO3 Reactivo 710 0. Cuadro 7. 3° Se flotó el conjunto de los puntos anteriores y se obtuvo un «primer concentrado de calcita». MnO2 Conc.750 Aerofroth 0.4% . El relave fue tamizado por malla 100.00 22. Además de ser la experiencia donde se obtuvo mejores resultados. cuyos finos constituyeron el «Primer concentrado de manganeso». Diagrama de flujo para beneficiar un mineral de manganeso (MNO2).41 14. * Mezcla de los dos «Concentrados de Manganeso». 1° Durante las operaciones de reducción de tamaño se fue aislando la fracción menos 400 mallas.100 3.0 Reactivos kg/TM Dextrina 0.55 46. Acondicionamiento Calcita (1ª) Tiempo = 5´ pH = 9.012 4. Calcita 1° Conc.99 8. Diagrama de Flujo: Prueba 9 Es la que mejores resultados nos reportó. Volvió a flotarse y se obtuvo un «Segundo concentrado de calcita» y el Relave fue el llamado «Segundo concentrado de manganeso». consistentes y estables.81 Radio Conc.33 47.68 8. Calc.78 30. Flotación T = 9´ TRITURACIÓN TAMIZADO 10 m 3. CaCO3 FLOTACIÓN CALCITA % en peso 68.200 6.FIGMMG FLOTACIÓN Y CONCENTRACIÓN DE MINERALES DE MANGANESO: MNO2 1.30 24. Acondicionamiento calcita (2°) Tiempo = 5´ pH = 9. 2° Al llegar a menos 10 mallas se molió sólo la fracción .26 6. Mn 2° Conc.70 24. CaCO3 2° Conc.8 % sólidos = 25. Mn* Figura 1.96 % Manganeso Ley 16.10 m + 48 m. Calcita RELAVE TAMIZADO 100 m REMOLIENDA 1° Conc. su flujo es el más sencillo.26 14.000 Na2CO3 Reactivo 710 0. Mineral CONDICIONES DE TRABAJO 1.200 m.600 Aerofroth 70 0. El conjunto dio 63.78 15.5 % sólidos = 15 -16 Reactivos kg/TM Dextrina 0. • Se debe continuar con este tipo de estudios para dar mayor valor agregado a nuestros productos mineros con repercusiones económicas y sociales favorables en la zona de producción. SiO2 y facilidad de convertirse en partículas finas (lamas) que consumen mucho reactivo.13 46.12 48. se lamifica con mucha facilidad. doble calcita/ relave Mn Flot.75 33. el manganeso se concentra en las mallas finas. Prueba N° 1 2 3 4 5 6 7 8 Jig Jig Método de concentración % Manganeso en concentrado Ley 38. Resumen de Resultados.82 9.23 0. Los relaves vienen a ser los concentrados de manganeso (prueba N° 9) con reactivos específicos y adecuados y siguiendo un diagrama de flujo sencillo (véase Fig. • Se debe optimizar los métodos de beneficio del manganeso para aprovechar nuestros recursos minerales que en este elemento son escasos y así evitar que se importen productos de mayor valor agregado como por ejemplo el permanganato de potasio.50 44.90 46. reactivos de flotación que desplazan ganga al concentrado. Calcita/Rel. CONCLUSIONES • Los minerales de manganeso son muy difíciles de beneficiar debido principalmente al estado de oxidación en que se encuentran. remolienda del relave anterior y flotación de un segundo concentrado de calcita.81 DISCUSIÓN DE RESULTADOS • Los principales productores de manganeso son Sudáfrica y Unión Soviética con 44 y 43% respectivamente de la producción mundial. AGRADECIMIENTO Al Consejo Superior de Investigaciones de la UNMSM por su apoyo financiero al Proyecto de Investigación 15 .FIGMMG ÁNGEL AZAÑERO O. Mn Flotación doble de Cal/Rel.38 Mesa Separador Magnético Flot. asociación íntima entre Mn. el Perú tiene pocas reservas localizadas en la zona de Cajamarca y Altiplano de Tacna. India.55 Recuperación 1.75 30.21 7.08 42. Mg. Cuadro 8. • El experimento que mejor resultado ha dado es flotando la calcita en un primer circuito manteniendo deprimido al Mn. Mn 1° Flot.38 9. Mn Flotación calcita Flotación Mn Flotación doble Cal. le siguen Brasil.25 34. • De las pruebas realizadas podemos observar que después de flotar la ganga calcárea. 1).00 32. ET AL. la ganga que lo acompaña es la calcita y flota mejor que el manganeso./Rel. 9 Relave Mn 47. Georgia y Ucrania.38 48.38 21.88 22. Remolienda relave Mn 2° Flotación Cal. • La calcita es muy flotable en el mineral que se ha estudiado y el manganeso poco flotable.07 33. Ca. por eso cuando se flota calcita algo de manganeso se va al concentrado de calcita y cuando se flota manganeso igualmente la ganga calcárea se desplaza al concentrado de manganeso.70 41. Cal.54 3. • A parte de desplazamiento de la ganga al concentrado o viceversa. parece que hay una asociación fuerte a granulometrías tan finas como malla -400. • El mineral de manganeso es muy friable. Fourth Printing N. Bureau of Mines.. «Proyecto de factibilidad. (1967). «Caustic leaching of manganese flotation concentrate from artillery peak. Inf. Alabama. 1368-1371. el papelillo» Del Aguila Rafael. 12. Ph. Técnico Nº 2145. Técnico 1489 LMC. pp.W. 1-10. USA. pp. Ores and industrial minerals. pp. pp. 2-2006. & Ford. Banco Minero del Perú (1986). 1-75. pp. pp. Taggart Arthur F. transactions aime. «Collector adsoption and recovery in the flotation of manganese ores». 229-232. Mining engineering. C. Banco Minero del Perú (1989). Informe Técnico Nº 018/90-DE y SPM. (1957). «A working classification of manganese deposits».P. pp. 1-13. 16 .FIGMMG FLOTACIÓN Y CONCENTRACIÓN DE MINERALES DE MANGANESO: MNO2 N° 0516011. pp. 1-4. a la Escuela Académico Profesional de Ing. (1991). U. pp. (1990).D. 4. Banco Minero del Perú. (1957). 116. 547-548. 6. «Agglomeration flotation of manganeso ore». 7. Minig Magazine. 2-199. (1987). pp.Sc. 556-557 y 834. 3. Le Van H. 5. Perkins E. Dana E. por las facilidades prestadas en el Laboratorio de Metalurgia Extractiva. 10. a los Miembros y Colaboradores y en especial a los estudiantes del curso de Concentración y Flotación de Minerales por su aporte bibliográfico. Inf. pp. Dpto. Metalúrgica. 8º Edición. Report of investigations 7695. Machamer Jerome F. Flores Torres R. Impreso en México. Tratado de mineralogía. Bureau of Mines.Y. 9. (1950). Interior. 1-19. BIBLIOGRAFÍA 1. Lima. «Handbook of mineral dressing». USA. 2. Peralta Rómulo (1989). Informe Técnico Nº 052/ 90. 8. 1-10. Gates Ellis H. Ariz» Report of investigation 5341. pp. «Extraction de manganese from Georgia umberores by a sulfuric acid ferrous sulfate process». Mining and minerals engineering. Yousef M. DPM-DG. 11. 348-351. «Estudio metalúrgico para concentración de manganeso». «Informe sobre pruebas experimentales de un mineral de manganeso». Banco Minero del Perú (1990).