Subido por Julio Plaza de los Reyes

Capitulo 1-Introduccion

Anuncio
1
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Flotación 542401
Ingeniería Civil Metalúrgica
Dr. Leopoldo Gutiérrez Briones
Profesor Asociado
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Universidad de Concepción
[email protected]
F: (056) 41 220 4956
Cel: (056) 9 5002 1843
Semestre 2021-2
(Septiembre 2021)
2
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
CAPÍTULO 1
INTRODUCCIÓN
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Minería
Definición
Actividad económica primaria que consiste en extraer
elementos determinados desde depósitos mineros con la
finalidad de obtener un beneficio económico.
La minería requiere la extracción de recursos mineros valiosos,
sean estos minerales* u otros recursos no minerales como el
carbón.
* Mineral es una sustancia natural, de origen inorgánico, homogénea, de composición química definida (dentro de un rango). Usualmente los
átomos que la componen están ordenados y pueden generarse formando estructuras cristalinas.
3
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
4
Minería
Disciplinas involucradas en la minería del cobre
Exploración,
Depósito
Explotación
Procesamiento de
Minerales
Cu
$
Geólogo
Ingeniero Civil
de Minas
Ingeniero Civil
Metalúrgico
La tarea del Ingeniero Civil Metalúrgico es procesar los minerales para
concentrar/purificar elementos valiosos (cobre) presentes en ellos.
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Minería
Diversificación
El negocio minero en la actualidad está ampliamente
diversificado, incluyendo la producción de una gran variedad de
metales y no metales necesarios para el desarrollo de la
humanidad.
5
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Minería
Distribución de producción minera en el mundo
Latinoamérica concentra gran parte de la producción mundial de cobre, plata
y oro.
6
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Minería
Producción, productores, compañías y usos
Antimony (Sb)
Production (2016):
130,000 t
Major Countries:
China, Bolivia, South Africa, Russian Federation, Takikistan
Major companies:
Metorex, Emusa, Hunan Nonferrous Metals Corporation, Mandalay Resources Corporation
Key uses:
Flame retardants, semi conductors, bateries
Production (2015):
290,000,000 t
Major Countries:
Australia, Indonesia, China, Brazil, Guinea, India, Jamaica
Major companies:
Rio Tinto Alcan, Alcoa Inc., Aluminum Corporation of China Limited (CHALCO) , BHP Billiton
Key uses:
Aluminium production
Production (2015):
13,500,000 t
Major Countries:
South Africa, Kazakhstan, India, Turkey
Major companies:
S African Rainbow Minerals Ltd, Anglo Platinum Ltd, Aquarius Platinum Ltd, Merafe Resources Ltd, Norilsk, Outokompu OYJ, XStrata Plc
Key uses:
Stainless steel production, superalloys
Bauxite (Al(OH)3)
Chromium (Cr)
Coal
Total Production (2015):
7,543,000,000 t
Major Countries:
China, USA, India, Australia, Indonesia, Russia, South Africa, Germany, Poland, Kazakhstan
Major companies:
China Coal Energy Company, BHP Billiton, Anglo Coal, Coal India
Key uses:
Energy generation (85 %), steel making (15 %)
Production (2015):
140,000 t
Major Countries:
Democratic Republic of Congo, Canada, China, Zambia, Australia, Cuba
Major companies:
OMG Kokkola Chemicals Holding B.V., XStrata Plc, Sherritt International Corp., Vale S.A., Norilsk Nickel Mining
Key uses:
Metal alloys
Mine production (2011):
19,370,000 t
Major Countries:
Chile, China, USA, Peru (more than 1 Million tonnes)
Major companies:
Freeport McMoran, Codelco, BHP Billiton, Xstrata, Anglo American, Grupo Mexico, KGHM Polska Miedz, Antofagasta, Norilsk Nickel Mining, Rio
Tinto
Key uses:
Electrical applications, construction
Cobalt (Co)
Copper (Cu)
(*) World mining data, Volume 32, Minerals Production, Vienna, 2017.
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Minería
Producción, productores, compañías y usos
Production (2015):
Major Countries:
Major companies:
Key uses:
Mine Production (2015):
Major Countries:
Major companies:
Key uses:
Production (2015):
Major countries:
Major companies:
Key uses:
Mine Production (2015):
Major Countries:
Major companies:
Key uses:
Mine production (2015):
Major Countries:
Major companies:
Key uses:
Production (2015):
Major Countries:
Major companies:
Key uses:
Diamonds
127,000,000 carats (1 carat= 200 mg)= 24.72 t
Russia, DRC, Australia, Botswana, South Africa, Canada, Angola, Namibia
De Beers, Rio Tinto, Alrosa, Harry Winston Diamond, BHP Billiton, Petra Diamonds, Gem Diamonds
Jewellery, abrasives
Gold (Au)
3,088,000 kg
China, Australia, USA, South Africa, Russia, Peru, Indonesia, Ghana, Canada
AngloGold, Barrick, Newmont
Jewellery, Investments
Iron ore
3,300,000,000 t
China, Brazil, Australia, Russia
Vale, Rio Tinto PLC, BHP Billiton Group, State of India, Anglo American PLC, Cliffs Natural Resources Inc., Mitsui & CO Ltd, Luossavaara Kiirunavaara AB,
State of Venezuela, Gazprom JSC, Petropavlovsk Plc, Poltava
Steel industry
Lead (Pb)
5,000,000 t
China, Australia and USA
Xtrata Plc, BHP Billiton Ltd, KGHM Polska Miedz, Teck Cominco Ltd, Volcan Compania Minera S.A.A., Glencore International AG, OZ Minerals, Hindustan
Zinc. Anglo American Plc, Industrias Penoles S.A. de C.V., Fresnillo Plc, Boliden AB, Perilya
Motor vehicle batteries, chemical
Manganese (Mn)
18,200,000 t
China, South Africa, Australia
BHP Billiton, Anglo American Plc, Vale, Privat-Holding ( Kolomoyskiy ) Group , Eramet Group, Ghana Manganese Co Ltd, Compania Minera Autlan, Assore
Ltd, African Rainbvow Minerals Ltd, Consolidated Minerals Ltd, State of Gabon , Manganese Ore ( India ) Ltd, Nakosta AG .
Ferroalloys
Molybdenum (Mo)
264,000 t
China, USA and Chile
Freeport McMoran Copper & Gold, Codelco, Grupo Mexico, Rio Tinto, China Moly, Jinduicheng, Antofagasta Plc, Thompson Creek Metals Company Inc.,
Antamina S.A.
FerroAlloys
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Minería
Producción, productores, compañías y usos
Nickel (Ni)
Production (2015):
2,108,000 t
Major Countries:
Russia, Indonesia, Philippines, Canada, Australia, New Caledonia, China, Cuba, Colombia
Major companies:
Norilsk, Vale, BHP Billiton, Xstrata, Eramet S.A., Sumitomo, Mitsui, Talvivaara, Liberty Mines
Key uses:
Stainless steel, batteries, fuel cells
Total Supply (2015):
205,000 kg
Major Countries:
South Africa and Russia
Major companies:
Anglo Platinum, Norilsk Nickel,Impala Platinum
Key uses:
Motor vehicle catalysts, electronic
Production (2011):
203,000,000 t
Major Countries:
China, USA, Morocco, Russia
Major companies:
Potash Corporation of Saskatchewan, Vale, Agrium,
Key uses:
Fertiliser applications
Palladium (Pd)
Phosphate rock (P2O5)
Platinum (Pt)
Mine Production (2015):
189,800 kg
Major Countries:
South Africa and Russia
Major companies:
Anglo Platinum, Norilsk Nickel, Impala Platinum and Lonmin
Key uses:
Motor vehicle catalysts, jewellery
Silver (Ag)
Mine Production (2015):
27,688,000 kg
Major Countries:
Mexico, Peru, China
Major companies:
BHP Billiton, Fresnillo Plc, KGHM Polska Miedz S.A., Pan American Silver Corp., Goldcorp Inc, Volcan Compania Minera, Hochschild Mining plc,
Polymetal, Coeur d'Alene, Sumitomo Corp
Key uses:
Electronics, photographic, jewellery
Production (2015):
1551 t
Major countries:
Brazil, Australia
Major companies:
Gippsland Ltd, Talison Minerals, Paranapanema Group
Key uses:
Electronic components; alloys
Tantalum (Ta)
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Minería
Producción, productores, compañías y usos
Tin
Production (2011):
320,571 t
Major Countries:
China, Indonesia
Major companies:
Yunnan Tin Australia TDK Resources Pty Ltd, Minsur S.A., Glencore International AG, PT Timah, PT Koba Tin, Mineracao Taboca S.A., Estanho de
Rondonia SA - CSN
Key uses:
Packaging, alloys
Production (2011):
11,700,000 t (Ilmenite and Rutile)
Major Countries:
Australia, South Africa
Major companies:
BHP Billiton, Anglo American, Iluka Resources
Key uses:
Pigments and alloys
Production (2015):
88,752 t
Major Countries:
China and Russia
Major companies:
Mainly state owned
Key uses:
FerroAlloys, filaments
Titanium
Tungsten
Uranium
Production (2015):
72,561 t
Major Countries:
Canada, Kazakhstan, Australia
Major companies:
Areva Resources, Cameco
Key uses:
Power generation, medical
Mine Production (2015):
82,794 t (Vanadium pentoxide)
Major Countries:
South Africa, Russia, China
Major companies:
Highveld Steel and Vanadium, Xstrata,
Key uses:
FerroAlloys
Vanadium
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Minería
Producción, productores, compañías y usos
Zinc
Mine Production (2015):
13,296,000 t
Major Countries:
Australia, China and Peru
Major companies:
Glencore, Teck Cominco, Xstrata
Key uses:
Galvanising, alloys
Supply (2011):
1,537,478 t
Major Countries:
South Africa, Australia, China
Major companies:
BHP Billiton, Anglo American, Iluka Resources
Key uses:
Foundry applications, alloys
Zircon
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Metalurgia extractiva
Áreas de la metalurgia extractiva
Procesamiento de
Minerales
Procesos se realizan mediante
etapas que no requieren
(cuestionable!) transformación
química de los minerales de interés
para lograr llegar al producto final
Conminución (reducción de tamaño)
Concentración gravitacional (gravedad específica)
Concentración flotación (propiedades superficiales)
Concentración electrostática/magnética
Separación sólido/líquido
Metalurgia química
Procesos requieren transformación
química de los minerales de interés
para lograr llegar al producto final
Hidrometalurgia (medio acuoso)
Pirometalurgia (altas temperaturas)
Electrometalurgia (oxido-reducción)
12
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Procesamiento de Minerales
Objetivo global
Los minerales de interés que son
extraídos desde la mina se separan de la
ganga o material no valioso a través de
métodos
de
procesamiento
que
dependen
de
variables
técnicas,
económicas, sociales y ambientales.
13
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Procesamiento de Minerales
14
Clasificación de minerales clásica
Clase
Ejemplo
1
Elemento
nativo
Metales: Au, Ag, Pt, Cu
No Metales: S, C grafito, C diamante
2
Sulfuros
CuFeS2, Cu2S, CuS, FeS2, Cu5FeS4
3
Sulfosales
Cu3AsS4
4
Óxidos/
hidróxidos
Fe2O3, Fe3O4, aFeO(OH)
5
Halogenuro
CaF2, Fluorita
6
Carbonato
CaCO3, Calcita
→Adicionalmente los que tienen el mismo
7
Nitrato
NaNO3, Nitrato de sodio
anión tienden a presentarse juntos en zonas
del yacimiento (ej. Sulfuros)
8
Borato
Na2B4O5(OH)48H2O, Borax
→Esta metodología está en concordancia
9
Fosfato
Apatitas Ca5(PO4)3(F, Cl, OH)
con la nomenclatura y clasificación de los
compuestas inorgánicos.
10
Sulfatos
BaSO4, Barita
11
Tungstatos
CaWO, Scheelita
12
Silicatos
NaAlSi3O8-CaAl2Si2O8, Plagioclasa
La composición química ha sido la base
para la clasificación de los minerales. La
tendencia clásica es clasificar los minerales
según el anión o grupo aniónico dominante
(ver tabla). Esta clasificación se basa en las
siguientes razones:
→Los
minerales que poseen el mismo
anión o grupo aniónico en su estrctura
poseen más semejanzas que los que tienen
el mismo catión (ej. Carbonatos).
Palache, C., Berman, H., Frondel, C., 1944, The System of Mineralogy, 7ª ed., Vol. 1, Elements,
Sulfides, Sulfosalts, Oxides. John Wiley & Sons, New York, 843 pag.
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Procesamiento de Minerales
Clasificación de minerales según mineralogía de procesos
Mineralogía de Procesos (Process Mineralogy)
Aplicación práctica de los conocimientos de mineralogía para ayudar a la exploración de
minerales de tal forma de lograr predecir y optimizar el proceso de extracción de recursos
valiosos.
Combina el uso de técnicas mineralógicas con operaciones unitarias de procesamiento de
minerales, lo que permite identificar asociaciones minerales y caracterizaciones para desarrollar
diagramas de proceso, optimizar uso de reactivos y mejorar la operación de industrial.
En mineralogía de procesos, los minerales se clasifican según su usos.
Clase
Usos o funciones
Ejemplo
Minerales de mina
Extracción de Metales
CuFeS2
Minerales Industriales
-Otorgan ciertas propiedades a ciertos
materiales
-Tienen usos específicos industriales
-Caolin en la industria del papel
-Caliza
Recursos con usos en
energía
Generación de electricidad
Carbón (coal)
Piedras preciosas
Joyas
Diamantes
Minerales en Ganga
Generan problemas en el proceso
Filosilicatos (arcillas)
15
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Procesamiento de Minerales
Etapas globales
→La
separación selectiva eficiente de los
minerales de interés (partículas valiosas) y la
ganga requiere que los minerales valiosos
estén liberados y diseminados como
partículas individuales.
→La liberación de los minerales de interés
se logra a través de etapas sucesivas de
conminución tales como chancado y
molienda, con etapas intermedias de
clasificación.
→Las etapas de concentración (ej. flotación)
están orientadas a separar selectivamente
los minerales valiosos que fueron liberados
como partículas individuales de la ganga.
→En las etapas de concentración se obtiene
una corriente rica en partículas valiosas
llamada concentrado y una corriente pobre
llamada cola o relave.
16
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Procesamiento de Minerales
Liberación de especies de interés
Parcialmente
liberada
Totalmente
liberada
Mineral pobremente
liberado
𝑵° 𝒑𝒂𝒓𝒕í𝒄𝒖𝒍𝒂𝒔 𝑳𝒊𝒃𝒆𝒓𝒂𝒅𝒂𝒔
𝟐
× 𝟏𝟎𝟎 =
× 𝟏𝟎𝟎 = 𝟐𝟎 %
𝑵° 𝒑𝒂𝒓𝒕í𝒄𝒖𝒍𝒂𝒔 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍
𝟏𝟎
Mineral completamente
liberado
𝑵° 𝒑𝒂𝒓𝒕í𝒄𝒖𝒍𝒂𝒔 𝑳𝒊𝒃𝒆𝒓𝒂𝒅𝒂𝒔
𝟏𝟎
× 𝟏𝟎𝟎 =
× 𝟏𝟎𝟎 = 𝟏𝟎𝟎 %
𝑵° 𝒑𝒂𝒓𝒕í𝒄𝒖𝒍𝒂𝒔 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍
𝟏𝟎
El grado de liberación es una medida de cuantas partículas valiosas se
encuentran como partículas individuales.
17
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Procesamiento de Minerales
Eficiencia de concentración y liberación
Las etapas de
concentración
operan en forma
eficiente cuando
el mineral de
interés está
altamente
liberado.
18
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Procesamiento de Minerales
Factores mineralógicos
Son aquellos factores relacionados a las características mineralógicas,
físicas
y
fisicoquímicas
que
afectan
los
procesos
de
concentración/extracción de elementos valiosos desde rocas obtenidas
desde un deposito mineral.
1. Textura
2. Forma de granos.
3. Tamaño de granos
4. Asociaciones minerales
5. Estado superficial de las partículas minerales
6. Porosidad
7. Impurezas e inclusiones
8. Propiedades físicas y químicas
9. Estructura cristalina
10. Productos de alteración
19
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Procesamiento de Minerales
Factores mineralógicos
1. Textura
Se relaciona a la forma en la cual crecen los granos en la roca. La forma en
que los minerales entre-crecen es muy relevante para el ingeniero
metalurgista ya que entre-crecimientos complejos hacen que se requieran
etapas complejas de procesamiento. Crecimiento que ocurren inter-granos
son más complicados de liberar que partículas dispersas.
20
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Procesamiento de Minerales
Factores mineralógicos
2. Forma de granos
Tiene influencia en la eficiencia de algunos métodos de concentración. Por
ejemplo, partículas alargadas de oro (gold flakes) son difíciles de separar en
mesas vibratorias. Partículas alargadas pueden generar cambios relevantes
en la reología de las pulpas minerales, aumentando la viscosidad y los
esfuerzos de cedencia.
21
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Procesamiento de Minerales
Factores mineralógicos
3. Tamaño de grano
Se refiere al tamaño de diseminación de partículas de minerales valiosos en
la roca. Influye en la liberación. Si las partículas están diseminadas en la
roca en tamaños muy pequeños, entonces se requiere un alto grado de
molienda. Esta situación hace que se genere un producto de molienda de
tamaño de partícula fino lo que tiene implicancias enormes en muchos
proceso de concentración como la flotación.
22
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Procesamiento de Minerales
Factores mineralógicos
4. Asociaciones minerales
Se refiere a la existencia de minerales en contacto físico con el mineral de
interés (ej. calcopirita/pirita). La determinación de las asociaciones
preferenciales de los minerales de interés es importante para predecir la
eficiencia del proceso de liberación (molienda) y los posibles contaminantes
de las corrientes concentradas en el mineral valioso. Si las fuerzas de
interacción en los límites de grano entre los minerales valiosos y la ganga
son débiles entonces el proceso de liberación es más fácil.
5. Estado superficial de las partículas minerales
Si las partículas están oxidadas a nivel superficial pueden generar problemas
y pérdidas de eficiencia de los procesos de concentración como la flotación.
En el caso de los sulfuros, la flotabilidad es fuertemente afectada por la
oxidación superficial.
23
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Procesamiento de Minerales
Factores mineralógicos
6. Porosidad
Tiene influencia en el consumo de reactivos en el proceso de flotación. Esto
se debe a que la porosidad aumenta el área superficial de las partículas.
7. Impurezas e inclusiones
Su presencia causa problemas en la calidad del producto final y pueden
disminuir el valor comercial de concentrados. Por ejemplo, inclusiones de
sílice (SiO2) en concentrados de Zn (ZnS: esfalerita). Pueden aparecer como
soluciones sólidas.
8. Propiedades físicas y químicas
Las propiedades físicas y químicas de los minerales son las que determinan
el proceso de concentración a utilizar. Por ejemplo, las propiedades
magnéticas de la magnetita (Fe3O4) determinan su concentración a través de
concentración magnética. En el caso de los sulfuros de cobre, la
disponibilidad de reactivos de flotación altamente selectivos al cobre
determinan la flotación como el proceso más utilizado.
24
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Procesamiento de Minerales
Factores mineralógicos
9. Estructura cristalina
Ciertos minerales con estructuras cristalinas distintas difieren en
reactividades. Por ejemplo, la calcita (hexagonal) es más reactiva que la
aragonita (ortorrómbica).
10. Productos de alteración
La presencia de productos de alteración de los minerales afecta
significativamente la eficiencia de los procesos de concentración de
minerales. Por ejemplo, la presencia de arcillas en el proceso de flotación
afecta significativamente la flotación de sulfuros de cobre.
25
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Procesamiento de Minerales
Definición de ley de un mineral
La ley se define como la concentración porcentual de metal con valor
comercial contenido en un mineral (cabeza), concentrado, cola. Se expresa
como porcentaje en peso.
Ejemplo:
Se tienen 1000 g de un mineral de cobre, en el cual están contenidos 12 g
de cobre fino. Calcular la ley de cobre en el mineral.
Ley Cobre =
12
 100 = 1,2 %
1000
26
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Procesamiento de Minerales
Ley por fracción de tamaño-caso minerales de cobre
En el caso del procesamiento de minerales sulfurados de cobre la ganga
principal es la sílice (SiO2). Dado que los minerales sulfurados de cobre son
más blandos (WiT=10-13 kWh/t) que la sílice (WiT=18-20 kWh/t), las
partículas ricas en cobre reportan a tamaños más finos, lo que produce un
aumento de la ley de cobre a medida que el tamaño de partícula disminuye.
27
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Procesamiento de Minerales
Ley por fracción de tamaño-caso minerales de cobre
La Figura muestra el análisis por cobre de un mineral de cabeza
(alimentación a un proceso de concentración). Se observa que la ley de
cobre aumenta a tamaños de partícula finos.
28
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
29
Procesamiento de Minerales
Métodos de concentración
Propiedad
Condiciones óptimas de operación
Color
Especiación (Sorting). d > 50 mm, se puede usar luz
ultravioleta
Gravedad
específica
Concentración gravitacional en seco o húmedo. d > 0.1
mm, ciclones, mesas vibratoria, Jigs, medios densos
Tamaño
Screening y clasificación. d > 0.04 mm
Carga eléctrica
Separación eléctrostatica. 0.05 mm < d < 5 mm.
Materiales secos.
Propiedades
magnéticas
Separación magnética en seco o húmedo. 0.1 < d < 5
mm
Química de
superficies
Flotación, aglomeración/floculación selectiva. No hay
límite inferior teórico < d < 4 mm
Métodos
Físicos
Método
FísicoQuímico
La selección de un método de concentración depende fuertemente de las
propiedades físicoquímicas y el tamaño de las partículas valiosas a
concentrar.
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Procesamiento de Minerales
Métodos de concentración
El proceso de flotación se lleva a cabo en general cuando se tienen
partículas de tamaño inferior a 500 micrones.
30
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Procesamiento de Minerales
Métodos concentración caso carbón metalúrgico (coal)
En la preparación de carbón la concentración de partículas finas se lleva a
cabo mediante flotación.
31
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Flotación
Definición
La flotación es un proceso fisicoquímico que consiste en adherir
selectivamente burbujas de gas (aire, nitrógeno) a partículas minerales
valiosas las que son colectadas como un “concentrado” rico en el elemento
de interés (ej. Cu). La corriente de partículas no valiosas o ganga se
denomina “cola” (relave) de flotación y tiene una baja concentración del
elemento valioso.
32
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Flotación
Hidrofobicidad
Propiedad de un material que impide la interacción de este con las moléculas
de agua (no se moja). Una partícula de un material hidrofóbico tiene más
tendencia a adherirse a una burbuja de aire que a una gota de agua.
33
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Flotación
Hidrofilicidad
Propiedad de un material que otorga a éste la capacidad de interactuar con
las moléculas de agua. En este caso el material (mineral) se moja. Una
partícula de un material hidrofílico tiene más tendencia a adherirse a una
gota de agua que a una burbuja de aire.
34
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Flotación
Fuerza impulsora de flotación-hidrofobicidad
Partículas
hidrofóbicas
Partículas
hidrofílicas
La adhesión selectiva partícula valiosa-burbuja se produce como resultado
de la hidrofobicidad de las partículas valiosas que se quieren flotar. La
hidrofobicidad es la fuerza impulsora de la flotación. La partículas
hidrofílicas no se adhieren a las burbujas.
35
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Flotación
Adhesión partícula-burbuja
→El
mineral hidrofóbico repele
el agua de la superficie de
sus partículas permitiendo
que las burbujas de aire se
unan a la partícula.
→También se habla de la
existencia
de
fuerzas
hidrofóbicas que inducen la
adhesión.
36
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Flotación
Adhesión partícula-burbuja
Las partículas minerales pueden mostrar
hidrofobicidad natural (molibdenita, talco,
pirofilita, grafito, carbón metalúrgico, azufre,
bitumen) o hidrofobicidad inducida por
reactivos químicos (sulfuros de cobre y
otros metales base).
37
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Flotación
Contexto dentro de métodos fisicoquímicos
38
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Minería del Cobre
Mineralogías
Minerales Sulfurados.
CuFeS2: Calcopirita
Cu2S: Calcosina
CuS: Covelina
Cu5FeS4: Bornita
Cu3AsS4: Enargita
Baja o muy baja solubilidad en soluciones ácidas.
Minerales Oxidados.
CuCl2·3Cu(OH)2: Atacamita.
(Cu,Al)4H4 (OH)8 Si4O10·nH2O): Crisocola
CuO: Tenorita
Cu2O: Cuprita
Alta solubilidad en soluciones débilmente ácidas (pH 2).
39
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Minería del Cobre
Procesamiento sulfuros de cobre
El procesamiento de los sulfuros
de cobre se basa en la
concentración por flotación que
se logra a través de reactivos
químicos (xantatos) que le
otorgan
propiedades
hidrofóbicas a los sulfuros de
cobre. Los concentrados de
cobre obtenidos pueden pasar a
una
etapa
de
separación
selectiva Cu-Mo, a fundición o
ser
comercializados
directamente como concentrado.
40
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Minería del Cobre
Procesamiento óxidos de cobre
El procesamiento de los óxidos
de cobre se basa en la
solubilidad de estos minerales
en soluciones ácidas. En la
etapa de lixiviación se realiza la
disolución del cobre presente en
distintas formas mineralógicas
como
óxido
de
cobre.
Posteriormente se realiza el
proceso de extracción por
solventes
donde
se
purifica/concentra
el
cobre
disuelto el cual finalmente se
deposita
electroquímicamente
formando cátodos de cobre.
41
42
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Flotación 542401
Ingeniería Civil Metalúrgica
Dr. Leopoldo Gutiérrez Briones
Profesor Asociado
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Universidad de Concepción
[email protected]
F: (056) 41 220 4956
Cel: (056) 9 5002 1843
Semestre 2021-2
(Septiembre 2021)
Descargar