ELECTIVO ING. QUIMICA TRATAMIENTO DE MINERALES SULFURADOS DE COBRE. Clase III

Transcripción

1 UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERIA DEPTO. DE ING. METALURGICA ELECTIVO ING. QUIMICA TRATAMIENTO DE MINERALES SULFURADOS DE COBRE Clase III Dr. Cristian Vargas R.

2 Procesamiento de Minerales

3 Proceso de Producción de Cu Minerales Sulfurados Chancado Fundición Minerales Oxidados Chancado Primario Secundario Terciario Convertidor Tte. Horno Flash Primario Secundario Terciario Molienda Convertidor PS Lixiviación en Pilas AG / SAG Barras Ciclón Moldeo Anodos M. Bolas M. Bolas Horno de Refino Flotación Espesado Electrorefinación Extracción por Solventes Filtración Secado Anodo 99.6% Concentrado Cátodo 99.99% Electro Obtención Ventas

4 Procesamiento de Minerales Procesamiento de Minerales Considera los procesos unitarios correspondientes a: Reducción de tamaños de partículas Clasificación de partículas por tamaños Concentración (física) de especies minerales Separación sólido - líquido

5 Conminución de Minerales Conminución de Minerales Reducción de Tamaño de partículas: Tronadura Chancado o Trituración Molienda convencional Molienda semiautógena Clasificación de partículas por tamaños: Harneros Hidrociclones

6 Procesamiento de Minerales Procesamiento de Minerales Concentración de especies minerales: Concentración gravitacional Concentración magnética Concentración por flotación Separación Sólido - Líquido: Espesamiento Filtración Secado

7 Conminución de Minerales

8 Conminución de Minerales Conminución de Minerales Conminución es un término general utilizado para indicar la reducción de tamaño de un material y que puede ser aplicado sin importar el mecanismo de fractura involucrado. La importancia de la conminución y de las operaciones unitarias relacionadas, radica especialmente: Altos costos de operación Altos costos capital.

9 Conminución de Minerales Conminución de Minerales Planta Súlfuro Área Molienda Molienda Chancado Flotación Relaves Servicios Esp. y filtrado Administración Energía Bolas Mantención Revestimiento Mano de Obra

10 Por Qué la Reducción de Tamaños?

11 Objetivos de la Reducción de Tamaño de Partícula Liberar especies minerales comerciables desde una matriz formada por minerales de interés económico y ganga. Promover reacciones químicas rápidas a través de la exposición de una gran área superficial. Producir un material con características de tamaño deseables para su posterior procesamiento, manejo, almacenamiento y/o comercialización.

12 Conminución de Minerales Etapas de Reducción n de Tamaños Las primeras etapas se realizan para facilitar el manejo del material proveniente de la mina Las siguientes sucesivas etapas de chancado y molienda, se realizan para separar las especies minerales de interés de la ganga. Partículas están formadas por minerales individuales, se habla de partículas libres Si consisten de dos o más especies minerales, se les llama partículas mixtas.

13 Mecanismos de Conminución

14 Mecanismos de Reducción de Tamaños de Partículas Fractura Astillamiento Abrasión

15 Mecanismos de Reducción de Tamaños de Partículas Fractura por compresión por impacto por cizalle

16 Principios de Trabajo de Equipos de Reducción de Tamaños PRINCIPIO COMPRESIÓN IMPACTO COMPRESIÓN-IMPACTO IMPACTO Trituradora de Impacto Molino de Impacto Trituradora de Mandíbulas Trituradora Giratorio Trituradora de Cono Trituradora de Rodillos Molino de Barras Molino de Bolas Molino Autógeno Molino Semiautógeno

17 Conminución de Minerales Etapas de Reducción de Tamaños Etapa Rango tamaño Consumo de energía Sub-etapa (sólo referencial) kwh/t Primario 100 a 10 cm 0,3 a 0,4 Chancado Secundario 10 a 1 cm 0,3 a 2 Terciario 1 a 0,5 cm 0,4 a 3 Primario 10 a 1 mm 3 a 6 Molienda Secundario 1 a 0,1 mm 4 a 10

18 Etapas de Reducción de Tamaños Las etapas de un proceso de reducción se identifican de acuerdo al diseño desarrollado para el procesamiento del mineral. Si el mineral requiere una reducción fina, se identifican: Circuito de molienda convencional (3 etapas de chancado y dos de molienda) Circuito de molienda unitario (3 etapas de chancado y uno de molienda) Circuito de molienda semiautógena (una etapa de chancado y dos de molienda) Si el mineral requiere una reducción gruesa, sólo se trabaja con etapas de chancado.

19 Etapas de Reducción de Tamaños: Convencional Trituración primaria: trata el material que viene de la mina, con trozos máximos de hasta 1,5 m (60 plg), entrega un producto de 15 a 20 cm (6 a 8 plg). Trituración secundaria: toma el producto de la trituradora primaria y lo reduce a su vez a un producto de 5 a 8 cm (2 a 3 plg). Trituración terciaria: toma el producto de la trituración secundaria y lo reduce a su vez a un producto de 1 a 1,5 cm (3/8 a 1/2 plg) que puede ir a una etapa de molienda (en el caso de sulfuros de cobre) o al proceso de lixiviación (en el caso de óxidos).

20 Etapas de Reducción de Tamaños: Convencional Molienda primaria: trata el producto de las etapas de trituración, con trozos máximos de hasta ½ plg, entrega un producto de 7 a 5 mm. Molienda secundaria: toma el producto de la molienda primaria y debe reducirlo hasta producto final, 200 µm.

21 Etapas de Reducción de Tamaños: Molienda Semiautógena Trituración primaria: trata el material que viene de la mina, con trozos máximos de hasta 1,5 m (60 plg), entrega un producto de 15 a 20 cm (6 a 8 plg). Molienda primaria: trata el producto de la trituración primaria, entregando producto ½ plg. Molienda secundaria: toma el producto de la molienda primaria y debe reducirlo hasta producto final, 200 µm.

22 Relación entre Energía Consumida y Tamaño de Partícula Producido

23 Relación n Energía - Tamaño o de Partícula En cada etapa de conminución, el consumo de energía específica es un parámetro controlante de la reducción de tamaño y granulometría final del producto. La energía consumida se encuentra estrechamente relacionada con el grado de reducción de tamaño alcanzado por las partículas en la etapa correspondiente

24 Relación n Energía - Tamaño o de Partícula Postulado de Bond (3 ra ley de la Conminución) n) La energía consumida para reducir el tamaño 80% de un material, es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de este tamaño, definiéndose el tamaño 80% como la abertura del tamiz (en micrones) que deja pasar el 80% en peso de las partículas" E = 10W i 1 P 80 1 F 80

25 Relación n Energía - Tamaño o de Partícula Postulado de Bond, Work Index El WI depende de: El material (resistencia a la conminución) El equipo utilizado Condiciones de operación Se determina experimentalmente, a través de un ensayo estándar de laboratorio representa la resistencia del mineral a ser fracturado y se mide en kwh/tc. W i

26 Razón de Reducción y Energía Específica Etapa Rango tamaño Consumo de energía Sub-etapa (sólo referencial) kwh/t Primario 100 a 10 cm 0,3 a 0,4 Chancado Secundario 10 a 1 cm 0,3 a 2 Terciario 1 a 0,5 cm 0,4 a 3 Primario 10 a 1 mm 3 a 6 Molienda Secundario 1 a 0,1 mm 4 a 10

27 Clasificación de Partículas por Tamaño

28 Conminución de Minerales Conminución de Minerales Clasificación n de Partículas por Tamaño La operación de separación de partículas sólidas en fracciones homogéneas de tamaño o peso, ya sea por separación directa o por sedimentación diferencial a través de un fluido. Alimentación Clasificador Producto grueso Producto fino

29 Conminución de Minerales Conminución de Minerales Clasificación n de Partículas por Tamaño extraer del circuito aquellos materiales suficientemente finos con respecto al producto de cada equipo, permitiendo aumentar la capacidad de éstos evitando la sobremolienda. proporcionar productos de dimensiones controladas, permitiendo que cada equipo de concentración pueda ser operado de tal manera que alcance tasas de concentración superiores a las que se podrían obtener si la alimentación no hubiera sido clasificada. satisfacer ciertas restricciones granulométricas

30 Circuitos de Reducción de Tamaños de Partículas

31 Circuito Abierto Circuito Abierto Alimentación Equipo de Reducción de Tamaños Producto F 80 P 80

32 Circuito Cerrado Directo Circuito Cerrado Directo Alimentación fresca F 80 Equipo de Reducción de Tamaños Producto grueso Clasificador P 80 Producto fino

33 Circuito Cerrado Inverso Circuito Cerrado Inverso Alimentación fresca F 80 Producto grueso Clasificador Equipo de Reducción de Tamaños P 80 Producto fino

34 Definiciones Básicas

35 Razón de Reducción Es la razón entre el tamaño de alimentación y el tamaño de producto del proceso de molienda: R r = F P R r = F P max max Condición de mayor ineficiencia: R r = 1

36 Energía Específica Es el consumo de energía requerido para reducir de tamaños una tonelada de mineral: PkW E = Qt/ h Condición de mayor ineficiencia: Q = 0 t/h

37 Razón de Reducción y Energía Específica La condición ideal es obtener la mayor razón de reducción, al menor consumo de energía del proceso. R r E 0

38 Evaluación Preliminar A través de las siguientes ecuaciones es factible hacer una evaluación simple inicial: E = PkW Qt/ h E = 10W i 1 P 80 1 F 80

39 Carga Circulante el cuociente entre el flujo de mineral que alimenta al equipo de reducción de tamaño y el flujo de alimentación fresca al circuito, en porcentaje F G Equipo de Reducción de Tamaños A D F A Clasificador Clasificador D Equipo de Reducción de Tamaños G Q Q Producto final CC = 100 G F CC = 100 D F

40 Evaluación de Circuitos Además de las siguientes ecuaciones que permiten hacer una evaluación simple inicial: E = PkW Qt/ h Se debe evaluar: E = 10W Carga circulante del circuito (razón entre el flujo de alimentación y el flujo de alimentación fresca) Cortocircuito de finos (fracción de finos en la alimentación a clasificación que pasan al producto grueso) i 1 P 80 1 F 80