La separación de las especies minerales se produce mediante la aplicación selectiva de fuerzas.

Transcripción

1 MINERALURGIA: Es la rama de la ciencia de los materiales, que se encarga de estudiar los principios físicos y los procesos a través de los cuales se realiza la separación y/o el beneficio de las diferentes especies que constituyen una mena, con el fin de aumentar la concentración de la especie valiosa o de preparar el material para etapas posteriores. La separación de las especies minerales se produce mediante la aplicación selectiva de fuerzas.

2 PROCESOS FÍSICOS DE SEPARACIÓN O BENEFICIO DE MINERALES

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4 MINERAL: Es un sólido homogéneo por naturaleza, con composición química definida pero no fija y una disposición atómica ordenada (estructura cristalina). La composición química definida y el sistema cristalino, le proporcionan a cada especie mineral unas propiedades físicas definidas: Color Brillo Dureza Resistencia mecánica Gravedad específica Tensión superficial Permeabilidad Magnética Conductividad eléctrica

5 CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES DE ACUERDO CON SU COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ESTRUCTURA Sulfuros Óxidos Carbonatos Sulfatos Molibdatos Cloruros Silicatos Fosfatos Fluoruros Halogenuros Cada una de estas especies tiene unas propiedades físicas particulares que hacen que ellas respondan de forma diferente ante la aplicación de fuerzas selectivas. Los diferentes minerales que constituyen una especie a su vez responden en mayor o menor grado ante la aplicación de fuerzas que lo afecten.

6 MENA: Es un agregado de minerales que puede ser tratado para obtener elementos metálicos o compuestos cerámicos, para su uso como materia prima en la fabricación o procesamiento de materiales. Una mena debe reunir las siguientes características: Magnitud considerable, para que su explotación y beneficio sea rentable. La composición química debe ser adecuada para las técnicas de procesamiento y beneficio disponibles. Las características físicas (granulometría aglomeración y diseminación), deben permitir su concentración.

7 CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS En Mineralurgia se debe hacer caracterización de las partículas a procesar, con el fin de conocer su composición química y propiedades físicas, de tal forma que puedan ser procesadas eficientemente. Las propiedades físicas más importantes que se deben conocer son: Forma y tamaño Distribución de tamaños Asociación de las especies en una partícula o en el mineral

8 DETERMINACIÓN DEL TAMAÑO Existen diferentes formas de medir el tamaño de una partícula o de un conjunto de partículas: d 0 = Diámetro de una esfera d A = Diámetro de la abertura de un tamiz d s = Diámetro de superficie ( d s 1,28 d A ) d v = Diámetro en volúmen (d v 1,1 d A ) d a = Diámetro del área proyectada ( d a 1,4 d A )

9 DETERMINACIÓN DEL TAMAÑO El tamaño de las partículas provenientes de un mineral no es parámetro absoluto, ya que su forma y tamaño es irregular, por lo que es necesario definir un tamaño nominal conocido como d 80. d 80: Es el tamaño de la abertura del tamiz por donde pasa el 80% de las partículas en cuestión.

10 TAMIZADO Proceso probabilístico de separación de las partículas de acuerdo con su tamaño, por lo tanto su resultado está sujeto a errores y depende de: La cantidad de partículas alimentadas La frecuencia de la vibración El tiempo de tamizado Para facilitar la reproducibilidad de los resultados del tamizado, se han establecido normas y estandarizado algunas series de tamices: ASTM E Serie Internacional Serie Tyler

11 SERIE INTERNACIONAL: TAMIZADO Esta serie toma como tamiz de referencia el de abertura cuadrada de 1 mm y los tamices sucesivos corresponden a la serie cuya abertura es: 4 2 Los tamices de la serie internacional son designados de acuerdo con su abertura. SERIE TYLER: Toma como referencia el tamiz de 74 µm y cuyo diámetro de alambre es de 53 µm, su designación se realiza de acuerdo con el número de aberturas por pulgada:

12 SERIE TYLER 25400µ m N malla = a + da a, es la abertura µm Da, es el diámetro del alambre µm El tamiz de referencia Tyler es el de 200 mallas y los tamices sucesivos obedecen a una relación 2 o 4 2

13 SELECCIÓN DE LA SERIE DE TAMICES Serie aritmética: El delta de abertura del tamiz es constante, es utilizado cuando la distribución del tamaño de partícula en el intervalo es uniforme. Serie Geométrica: La razón de abertura del tamiz es constante. Serie con tamíz intermedio: Es útil, para obtener mayor información de rangos estrechos de distribuciópn de tamaños.

14 SELECCIÓN DE LA SERIE DE TAMICES

15 REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS DEL TAMIZADO La representación de los resultados del proceso de tamizado para determinar el tamaño nominal de un conjunto de partículas se puede realizar : Mediante Tabulación Gráficamente Matemáticamente

16 REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS DEL TAMIZADO

17 REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS DEL TAMIZADO 0

18 REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS DEL TAMIZADO

19 REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS DEL TAMIZADO

20 REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS DEL TAMIZADO

21 REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS DEL TAMIZADO

22 REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS DEL TAMIZADO Distribución de Gates Gaudin Schuhmann

23 REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS DEL TAMIZADO Distribución de Rosin Rammler

24 REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS DEL TAMIZADO

25 REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS DEL TAMIZADO

26 REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS DEL TAMIZADO REPRESENTACIÓN MATEMÁTICA: GATES GAUDIN SCHUHMANN F ( x) = x K M LogF ( x) = m log x m log K ( x) = 1 x K F = K es el módulo de tamaño y representa la abertura del tamiz por donde pasa el 100% de las partículas. M es el módulo de distribución, a mayor m, más uniforme es el producto

27 REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS DEL TAMIZADO Distribución de Gates Gaudin Schuhmann m

28 REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS DEL TAMIZADO REPRESENTACIÓN MATEMÁTICA: Rosin Rammler o Weibull n x x e x f = 0 1 ) ( ( ) ln ln ) ( 1 1 ln ln 1 1 ln ln x x x f x f n =

29 REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS DEL TAMIZADO Distribución de Rosin Rammler f ( x) x x = 1 e 0 n n

30 TAMIZADO DE MICROPARTÍCULAS En partículas con tamaño muy fino (micropartículas), las fuerzas electrostáticas que actúan sobre su superficie son muy altas, lo que produce aglomeración entre ellas y adhesión a los alambres de la malla de los tamices

31 TAMIZADO DE MICROPARTÍCULAS En este caso el tamizado en húmedo resulta una alternativa favorable para reducir o evitar el efecto de factores adicionales a los ya estudiados (masa, tiempo y frecuencia), durante la clasificación por tamaños. El tamizado en húmedo puede hacerse a la totalidad de las partículas o a las partículas retenidas en el tamiz de menor abertura, durante un tamizado previo. En tal caso, las partículas retenidas en el último tamiz son utilizadas para producir una pulpa con un líquido que generalmente es agua y posteriormente son tamizadas nuevamente con la malla más fina, tanto el pasante como el retenido son secados individualmente y pesados. En algunos casos el retenido es nuevamente pasado en seco por la malla más fina.

32 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO EN MICRO PARTÍCULAS Otros procesos ampliamente utilizados para reducir el efecto de las fuerzas electrostáticas sobre la superficie de las partículas son: Sedimentación Elutriación Estos procesos son muy útiles para la clasificación por tamaños de micropartículas con tamaño inferior a 40 µm, no obstante, pueden ser utilizados para el análisis granulométrico de partículas de tamaño inferior a malla 200 (aproximadamente 75 µm).

33 SEDIMENTACIÓN Es el asentamiento de una partícula a través de una columna de líquido estacionario, que ofrece una fuerza de empuje en dirección contraria a la gravedad. Fe F f Fg

34 SEDIMENTACIÓN El tamaño de las partículas puede ser determinado a partir de la ley de Stokes F = Fg = De donde: m * m * g dv dt Fe = 1 2 F * F d ρ f F F g e f = * v 2 * A [( ρ ρ )*g *d ] 2 18* µ V, es la velocidad terminal de la partícula v = D, es el diámetro de la partícula s f m * F f dv dt = m * ρ ρ f s *g ρ s, ρ f, es la densidad del sólido y del fluido respectivamente.

35 SEDIMENTACIÓN La ley de Stokes fue desarrollada para partículas esféricas, no obstante, puede ser utilizada para determinar el tamaño de micropartículas así estas no tengan geometría esférica, ya que a este tamaño el efecto de la geometría sobre las fuerzas que interactúan sobre las partículas es casi despreciable. La ley de Stokes debe ser utilizada para flujo viscoso, por lo tanto, para obtener resultados de gran exactitud (error inferior al 5%) se requiere que el tamaño de la partícula sea inferior a 40 µm, no obstante, para partículas inferiores a malla 200, el error máximo obtenido en la determinación del tamaño de partícula es ligeramente superior al 5%. El tamaño mínimo que debe ser medido a partir de la ley de Stokes es de 1 µm, ya que para partículas más pequeñas las fuerzas convectivas pueden generar grandes errores y el tiempo de sedimentación puede ser excesivo. Dado que las fuerzas convectivas deben ser despreciables, el descenso de las partículas se debe hacer en flujo laminar.

36 SEDIMENTACIÓN La sedimentación se puede realizar mediante los siguientes métodos: Método incremental Método acumulativo MÉTODO INCREMENTAL Se puede llevar a cabo mediante efecto sifón.

37 SEDIMENTACIÓN MÉTODO ACUMULATIVO Puede determinarse el tamaño de partícula con hidrómetros

38 SEDIMENTACIÓN P G = [ * ] * ( R G1 ) W G G 1 Donde: W = Masa (g) que pasa la malla 200. G = Gravedad especifica de la muestra. G1 = Gravedad especifica del agua. R = Lectura del hidrómetro corregida R = R lectura Correc Total

39 SEDIMENTACIÓN 30 * n D = * g( G G ) 1 L t D = k * L t Donde: n = Viscosidad del medio. G = Gravedad especifica de la muestra. G1 = Gravedad especifica del agua. g = Gravedad en cm / seg2. L = Profundidad efectiva cm (determinada por tabla según la lectura del hidrómetro). t = Intervalo de tiempo desde que se inicio el cronometro hasta el momento de la medida. k = Constante que depende de la gravedad especifica de la partícula y de la temperatura.

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42 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO EN MICRO PARTÍCULAS

43 ELUTRIACIÓN La determinación del tamaño de partícula se realiza mediante la ley de Stokes, con un proceso similar al utilizado en sedimentación incremental, la única diferencia es que en la elutriación el fluido se desplaza en contracorriente con las partículas que descienden.