PRUEBAS PRELIMINARES DE SEPARACIÓN Y CONCENTRACIÓN DE UN MINERAL DE PIRROTITA. J. M. De La Rosa C., A. Huerta C., Luis M.

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1 Congreso SAM/CONAMET 2007 San Nicolás, 4 al 7 Septiembre de 2007 PRUEBAS PRELIMINARES DE SEPARACIÓN Y CONCENTRACIÓN DE UN MINERAL DE PIRROTITA. J. M. De La Rosa C., A. Huerta C., Luis M. Villaverde Departamento de Ingeniería Metalúrgica, Facultad de Química, Universidad Nacional Autónoma de México, Cd. Universitaria, Circuito Institutos S/N, Edif. D, Coyoacán, México, D. F., C. P (autor de contacto): (alternativo): RESUMEN México es un país minero metalúrgico por excelencia, en la actualidad ciertos yacimientos mineros en exploración cuentan con minerales diseminados, por lo que es motivo de estudio encontrar las vías más adecuadas para la obtención de concentrados metálicos viables a ser procesados en planta de beneficio. Este estudio pretende encontrar una ruta para la concentración de minerales provenientes de un yacimiento localizado al norte del país, cuyos pasos experimentales consisten en la preparación de muestras para menagrafía y análisis químico, trituración, clasificación, molienda con clasificación, determinación de tamaño de liberación, así como pruebas de concentración por diferentes métodos: (flotación, mesa wilfley y separación magnética). Los resultados obtenidos muestran que el mineral es susceptible a la separación magnética por lo que la primera parte del trabajo está encaminada a caracterizar la mena y obtener las mejores condiciones de concentración del mismo, empleando la separación magnética. Palabras clave: Separación Magnética, Trituración, Molienda. 1. INTRODUCCIÓN En la actualidad ciertos yacimientos mineros en exploración cuentan con minerales diseminados, los cuales son procesados a partir del beneficio de minerales, estos procesos constan de un conjunto de operaciones físicas que tiene como objetivo liberar los valores de los materiales estériles y obtener un concentrado de valores con alta ley y recuperación en forma rentable. De forma general las operaciones más importantes con que se cuenta en las plantas de beneficio son: trituración, clasificación por cribado, molienda, clasificación por ciclones, concentración, espesamiento y filtración. La trituración y molienda en su conjunto constituyen los procesos de conminución, el cual tiene como objetivo la liberación del mineral valioso de la ganga antes de las operaciones de concentración, en donde el mineral es paulatinamente reducido hasta que las partículas de mineral limpio puedan ser separadas por algún método de concentración disponible (por ejemplo la separación magnética). La trituración, es la primera etapa mecánica de la conminución, por lo general se realiza en seco y en etapas sucesivas (trituración primaria, secundaria o terciaria). Los parámetros importantes que se pueden obtener en la trituración son: índice de trabajo por el método directo, la relación de trituración, la capacidad de trituración, el F 80 y el P 80. La molienda es la última etapa del proceso de conminución de las partículas minerales, se realiza en seco o húmedo. Existen parámetros importantes que son indispensables para el control y operación de la molienda, tales como: la velocidad crítica, velocidad de trabajo, carga de bolas y potencia del motor [1,2]. El siguiente paso del beneficio de minerales es el proceso de concentración, que consiste en la separación física del material valioso (mena) de su ganga, y es aplicado en función de las propiedades de la mena. Entre los procesos de concentración se encuentran los gravimétricos, de flotación y por separación magnética este último por su importancia dentro del trabajo es descrito en este artículo. Los separadores magnéticos aprovechan la diferencia de las propiedades magnéticas entre los minerales componentes de la mena y son usados para separar minerales valiosos de la ganga no magnética, por ejemplo la magnetita del cuarzo, o los contaminantes magnéticos de minerales valiosos. Por lo general se utiliza en húmedo, con los que hay menos pérdidas de polvo y se obtiene un producto más limpio. Los separadores de tipo tambor consisten fundamentalmente de un tambor rotatorio no magnético que contiene de tres a seis magnetos estacionarios de polaridad alternada. La separación se da por el principio de "levantamiento".los 36

2 magnetos levantan las partículas magnéticas y las fijan al tambor; las transportan fuera del campo, dejando la ganga en el compartimiento de colas [3]. Como paso final en el beneficio de minerales se tiene el espesamiento y la filtración, el cual tiene como propósito la eliminación de agua del concentrado. La sedimentación por gravedad o espesamiento es la técnica de desaguado que más se aplica en el procesamiento de minerales, ya que es un proceso de alta capacidad relativamente barato, e implica fuerzas de corte muy bajas, proporcionando así buenas condiciones para la floculación de las partículas. El espesador se usa para aumentar la concentración de la suspensión por sedimentación, y es acompañado por la formación de un líquido claro. La filtración es el proceso que separa sólidos de líquidos usando un medio poroso este retiene el sólido pero permite pasar al líquido. En cualquier tipo de equipo que sea utilizado se forma gradualmente una torta de filtro sobre el medio poroso; la resistencia al flujo aumenta progresivamente a través de todo el proceso. Los factores que afectan la velocidad de filtración incluyen: a) Caída de presión desde la alimentación hasta la cara posterior del medio filtrante. b) El área de la superficie de filtración. c) La viscosidad del filtrado. d) La resistencia de la torta del filtro. e) La resistencia del medio filtrante y de las capas iniciales de la torta [4]. 2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL El procedimiento experimental se dividió en 4 etapas como se muestra en la tabla 1, se partió de 11 Kg de mineral provenientes de un yacimiento localizado al norte del país con un tamaño aproximado de 15 x 10 cm, el cual en la etapa 1 fue reducido de tamaño vía mazo, para ser alimentado a una trituradora de quijada primaria (8 cm de gape x 13 cm de longitud), a su vez se prepararon muestras de mano para ser analizadas en el microscopio menagráfico. Durante la etapa 2 se dividió el mineral en dos muestras, la primera de 3 Kg con granulometría cerrada de cm para la determinación del índice de trabajo del mineral por el método directo. El resto del mineral pasó también por la trituradora primaria. Posteriormente los productos obtenidos fueron mezclados para su posterior reducción de tamaño, llevado a cabo en una trituradora secundaria (5 cm de gape x 8.5 cm de longitud) y el producto fue pulverizado a tamaños de partícula promedio de cm. La fase 3 consistió en la molienda del mineral en un molino de bolas donde se fue adicionado 0.5 Kg de mineral con la granulometría de cm. En dicho equipo fueron realizadas las pruebas de la determinación del tamaño de liberación y el tiempo óptimo de molienda, el resto del mineral fue molido al tiempo determinado y cribado para obtener una granulometría cerrada de cm, los pasos de la conminución se muestran en la figura 1. Tabla 1. Desarrollo experimental. ETAPA OPERACIÓN DETERMINACIÓN Preparación del mineral Preparación de muestra de mano -Análisis menagráfico Reducción de tamaño -Reducción de tamaño para alimentación a Trituración Trituración primaria -Determinación del Wi -Determinación de parámetros de trituración Trituración secundaria Pulverización Molienda Molienda -Determinación de tiempo optimo de molienda -Determinación de parámetros de molienda Separación magnética Separación Magnética trituración -Determinación del comportamiento de la separación magnética en función de la intensidad del campo magnético En el paso 4 se utilizaron 3 Kg de mineral con granulometría cerrada de cm, para preparar 6 muestras de 0.5 Kg de mineral y ser alimentadas al separador magnético de tambor con diferentes campos de intensidad magnética (0.8, 2.8, 4.2, 5.4, 7.7 y 8.4 G). Estos experimentos se realizaron con la finalidad de determinar el efecto de la intensidad del campo magnético en la separación magnética del mineral. Finalmente se prepararon muestras de la cabeza, el concentrado y las colas para la realización del análisis químico vía absorción atómica, con la correspondiente preparación de muestras para su estudio menagráfico del concentrado. 37

3 Figura 1. Esquema de las etapas de reducción del mineral. 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Los resultados obtenidos del análisis menagráfico muestran en la figura 2a. al mineral de pirrotita con tamaño máximo de 100 µm, presentando una ley de fierro de 0.51% perteneciente a la alimentación del procesos de trituración. Así mismo en la figura 2b. se tiene una menagrafía del concentrado de pirrotita obtenido por separación magnética con tamaños máximos de 100µm y leyes promedio de 24 % de Fe. (a) (b) Figura 2.Menagrafías del mineral: a) muestra de mano, b) concentrado obtenido por separación magnética Con lo que respecta al proceso de conminución en la etapa de trituración se obtuvo un índice de trabajo promedio del mineral de Kw-h/ston, siendo éste valor una dureza del mineral considerable, por lo cual este parámetro nos índica que en los procesos de trituración y molienda del mineral, los consumos de energía a nivel industrial serán elevados. Las distribuciones granulométricas en los productos de trituración obtenidas en la determinación del Wi, presentan alta reproducibilidad en los tres experimentos estudiados, lo cual puede observarse en la figura 3. 38

4 Tabla 2. Parámetros para la determinación del Wi por el método directo. PARÁMETROS EXPERIMENTO 1 EXPERIMENTO 2 EXPERIMENTO 3 Amperaje al vacío (A) Amperaje de trabajo (A) Voltaje (V) Tiempo de operación (h) Numero de Fases Alimentación (ston) Capacidad (ston/h) F 80 (µm) P 80 (µm) Kw W (kw-h/ston) Wi (kw-h/ston) Wi promedio (kw-h/ston) % Ac ( - ) Determinación de Wi método directo Trituración Primaria Tamaño (μm) Alimentación Descarga 1 Descarga 2 Descarga 3 Figura 3. Análisis granulométrico en la alimentación y descarga de la trituración primaria El tamaño de liberación determinado en la etapa de molienda fue -1 mallas (104 μm) con un tiempo óptimo de 25 minutos alcanzado con 80 % acumulado negativo. En la figura 4, se muestra el comportamiento del mineral molido a diferentes intervalos de tiempo de molienda. Tabla 3. Parámetros para la determinación del tiempo óptimo de molienda. PARÁMETRO DETERMINACIÓN Volumen del molino(m 3 ) Diámetro máximo de bola (cm) 4.5 Densidad del medio modurante(ton/m 3 ) 6.5 Diámetro del molino(cm) Longitud del molino(cm) Velocidad Crítica (rpm) Velocidad de trabajo (rpm) Carga de bolas (Kg) Potencia del motor (HP) Tamaño de liberación (µm) Tiempo óptimo de molienda (min) 25 39

5 Determinación del tiempo óptimo de molienda Tamaño de liberación 104 (μm) % Ac ( - ) Tamaño (μm) 5 min. 10 min. 15 min. 20 min. 25 min. Figura 4. Análisis granulométrico en la descarga del molino a diferentes tiempos de molienda. Las pruebas de concentración realizadas por flotación y mesa wilfely no presentaron productos significativos por lo cual no se reportan valores. Finalmente la figura 5 muestra el comportamiento del mineral durante la concentración por separación magnética como una función de la intensidad del campo magnético en el cual se observa que a intensidades bajas las leyes y recuperaciones son bajas, aumentando conforme el campo magnético se incrementa, obteniéndose las mejores condiciones a 4.2 G con una ley y recuperación de % Fe y % respectivamente. Comportamiento de la Separación Magnética en función de la Intensidad % Recuperación % Rec %Ley Intensidad (G) % Ley Figura 5. Comportamiento en la concentración del mineral en función del campo de Intensidad. 4. CONCLUSIONES El presente trabajo proporciona una información básica e importante de algunos parámetros en la evaluación preliminar de las etapas de trituración, molienda y concentración por separación magnética. La dureza presentada del mineral es elevada con lo cual los costos de operación en los procesos de conminución para esta mena en particular serán altos. Los indicadores de ley y recuperación aunque no son valores elevados, sí manifiestan una posibilidad para ser mejorados a través de un sistema de limpia. REFERENCIAS 1. Wills, Barry. A., Mineral Processing Technology, 6a. Edition, Oxford, Butterworth-Heinemann, Kelly, E. y Spottiswood, D., Introducción al Procesamiento de Minerales, México, Ed. Limusa, Mular and Bhappu, Mineral Processing Plant Desing, New York, USA, Ed. Soc. of Min. Eng., Currie J., Unit Operations in Mineral Processing, British Columbia, Ed. Burnaby, 1973

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