juan albanez beneficio avance i

UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL NORTEFACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS GEOLÓGICAS

DEPARTAMENTO INGENIERÍA METALÚRGICAAPLICACIONES EN BENEFICIO DE MINERALES

BENEFICIO DE UN MINERAL OXIDADO DE COBREInforme Avance I

Alumno: Juan Albanez Pereira

Profesor: Víctor Conejeros Trujillo

Antofagasta, 25 de Abril del 2012

BENEFICIO DE UN MINERAL OXIDADO DE COBRE _

RESUMEN

En el presente informe, se define la caracterización de un mineral que se desea beneficiar, determinando e identificando sus propiedades físicas, químicas y mineralógicas del material.

La caracterización del mineral fue realizada en dependencias del laboratorio de Conminución y chancado, que fueron necesarios para la realización y envió de análisis tanto químicos como mineralógicos para lograr la descripción del mineral y su identificación. La caracterización estuvo compuesta por:

Análisis químico del mineral. Análisis mineralógico. Determinación de densidad mediante picnometría. Perfil granulométrico.

Los resultados de los diversos análisis arrojaron la composición química del mineral, encontrándose una ley de 3,79% de cobre total y 3,63% de cobre soluble presente en el mineral. Con una densidad de 2,733 [g/cc] y una granulometría donde el 80% del mineral se encuentra entre la malla ¾” y ½”. Tales condiciones permiten plantear 2 métodos de lixiviación para beneficiar el mineral:

Lixiviación por agitación. Lixiviación por bateas.

Lo que debe ser analizado frente al análisis mineralógico del mineral que se encuentra en vías de ser entregado.

- Página 2Universidad Católica del Norte


INDICE

I. INTRODUCCION..........................................................................................................................5

II. OBJETIVOS..................................................................................................................................5

Objetivo General............................................................................................................................5

Objetivos Específicos......................................................................................................................5

III. FUNDAMENTOS TEÓRICOS.....................................................................................................6

Técnicas de muestreo....................................................................................................................6

a. Cono y Cuarteo...................................................................................................................6

b. Cortador de Riffles..............................................................................................................7

c. Divisores Rotatorios...........................................................................................................8

Análisis Granulométrico.................................................................................................................8

a. Método Bandejas...............................................................................................................9

b. Método Tamizaje................................................................................................................9

IV. DESARROLLO EXPERIMENTAL...............................................................................................10

Perfil del mineral recibido............................................................................................................10

Procedimiento..............................................................................................................................11

Análisis Granulométrico...............................................................................................................12

Análisis Químico...........................................................................................................................12

Análisis Mineralógico...................................................................................................................12

Densidad......................................................................................................................................12

V. RESULTADOS............................................................................................................................13

Análisis Químico...........................................................................................................................13

Análisis Granulométrico...............................................................................................................13

Análisis Mineralógico...................................................................................................................14

Densidad......................................................................................................................................14

VI. CONCLUSIONES....................................................................................................................15

VII. POSIBLES PROCESOS A APLICAR...........................................................................................16

Planteamiento Experimental........................................................................................................16

a. Lixiviación por Agitación...................................................................................................16



b. Lixiviación por Bateas.......................................................................................................16

VIII. BIBLIOGRAFIA.......................................................................................................................17

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 – Homogeneización y armado de cono...................................................................6Figura 2 – Separación de cuartos opuestos...........................................................................6Figura 3 – Muestra final........................................................................................................7Figura 4 – Cortador de Riffles................................................................................................7Figura 5 – Separación mediante los canales o chutes del riffle.............................................7Figura 6 – Obtención de la muestra final..............................................................................7Figura 7 – Divisor Rotatorio...................................................................................................8Figura 8 – Harnero vibratorio................................................................................................9Figura 9 - Equipo Rotap.........................................................................................................9Figura 10 – Roca de 33,4 pulgadas aprox. y 19,15 [kg]........................................................10Figura 11 – Diversas granulometrías observadas en el material.........................................11Figura 12 – Chancador primario, secundario y terciario del laboratorio.............................11

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 – Análisis Químico entregado por Laboratorio.......................................................14Tabla 2 – Perfil Granuometrico...........................................................................................14Tabla 3 – Densidad por picnometría...................................................................................15



I. INTRODUCCION

El beneficio de minerales históricamente ha sido un desafío para el hombre, quien se ha desarrollado paralelamente con la evolución constante de la recuperación de minerales. Así es como se conocen muchas fases del conocimiento humano según el uso de los minerales, tal como la edad de piedra, tanto como con la edad del hierro, cobre y bronce. Por consiguiente el beneficio de minerales consiste en analizar las diversas operaciones a las que son sometidas las menas para la concentración y separación de sus partes valiosas.

En la minería, la hidrometalurgia es el proceso en el cual se obtiene el mineral puro de interés con base en reacciones químicas en solución acuosa. Así se define como la forma de recuperación de un metal o compuesto desde su mena por medio de una solución que fluye disolviendo las especies de interés de la roca.

II. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Realizar la caracterización del mineral a beneficiar, para identificar al mineral de interés. Obteniendo así sus propiedades físicas, químicas y mineralógicas.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Realizar perfil granulométrico del mineral a beneficiar. Realizar análisis químico y mineralógico desde una muestra representativa. Calcular la densidad del mineral.



III. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

En todas las etapas del tratamiento de minerales es necesaria la caracterización detallada de la mena o mezcla de minerales en proceso. Para ello es indispensable la obtención de una serie de muestras extraídas sistemáticamente, es decir, que las porciones deben ser lo más cercano posible a las propiedades reales del mineral en el sentido de obtener y extrapolar sus propiedades. Siendo estas muestras representativas de todo la mena o yacimiento. El muestreo de minerales responde a la sección de muestras para la evaluación metalúrgica de un yacimiento o mena. Varios parámetros pueden ser determinados desde una muestra, entre ellos se puede encontrar la granulometría, densidades y mineralogía.

Existen varios métodos para la realización del muestreo del mineral, a continuación se presentan los métodos utilizados para la realización de la caracterización del mineral oxidado de cobre.

TÉCNICAS DE MUESTREO

A. CONO Y CUARTEO

Consiste en mezclar el material para posteriormente apilarlo a la forma de un cono. Este se aplasta y se divide en forma de cruz (4 partes iguales). Se retiran 2 cuartos opuestos y en los otros 2 restantes, que forman la nueva muestra, se vuelven a mezclar y el proceso se repite varias veces hasta obtener el tamaño apropiado de la muestra.

Figura 1 – Homogeneización y armado de cono.



Figura 2 – Separación de cuartos opuestos.

Figura 3 – Muestra final.

B. CORTADOR DE RIFFLES

Consiste en un recipiente en forma de V que tiene en sus costados una seria de canales o chutes que descargan alternativamente en 2 bandejas ubicadas en ambos lados del cortador. El material es vaciado en la parte superior y al pasar por el equipo se divide en 2 fracciones de aproximadamente igual tamaño.

Figura 4 – Cortador de Riffles.

Figura 5 – Separación mediante los canales o chutes del riffle.



Figura 6 – Obtención de la muestra final.

C. DIVISORES ROTATORIOS

La función del divisor rotatorio o también llamado carrusel, es obtener una muestra homogénea a través de la rotación de un dispositivo mecánico vibratorio, que desplaza el mineral mediante un canal a los recipientes que contiene la mesa giratoria.

Figura 7 – Divisor Rotatorio.

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

La necesidad de determinar características físicas o químicas de grandes volúmenes o lotes de material, se representa en casi todas las operaciones minero-metalúrgicas. Por razones económicas o prácticas, el conocimiento y caracterización de un lote se obtiene a través de determinaciones realizadas sobre una fracción o muestra del material. Así una adecuada caracterización de las partículas del mineral es un requisito para cuantificar el comportamiento de un sistema particulado, como lo es una mena proveniente de la mina, en que los tamaños pueden varias desde un metro hasta un micrón de diámetro. Por lo cual su finalidad es obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes en una muestra representativa.



El análisis del tamaño del mineral se usa para determinar el tamaño adecuado de alimentación al proceso requerido, para así alcanzar la máxima eficiencia y minimizar cualquier pérdida que pudiese ocurrir.

Dentro de los métodos de análisis granulométricos existentes, es posible mencionar una amplia variedad, a continuación se detallan los disponibles en el laboratorio y los utilizados en la caracterización.

A. MÉTODO BANDEJAS

Este método de separación de partículas de mineral es utilizado cuando el material presenta una granulometría o tamaño de mineral mayor a 2 pulgadas de diámetro. El método consiste en equipo del tipo harnero vibratorio que se compone de 6 ranuras, para armar los diferentes juegos de bandejas. Estas bandejas poseen mallas con diferentes aberturas entre ellas.

El equipo trabaja con un sistema de fijación hidráulica, por lo que puede trabajar con 6 diferentes bandejas en sus 6 ranuras, proporcionando 6 bastidores para la clasificación del mineral. Se trabaja con un tiempo aproximado de 6 minutos.

Figura 8 – Harnero vibratorio.

B. MÉTODO TAMIZAJE

Este método es utilizado para realizar la clasificación de tamaño de partículas finas que se encuentran bajo malla #10. La realización de esté método se lleva a cabo en un equipo Rotap, que se compone por un juego de 7 tamices ordenados en forma decreciente más un recipiente de fondo, para la captación del material más fino. Este juego es introducido dentro del equipo Rotap, que tiene un movimiento giratorio y



vibratorio, con el cual se logra la clasificación del mineral. Se utiliza un tiempo de 15 minutos.

Figura 9- Equipo Rotap.

IV. DESARROLLO EXPERIMENTAL

PERFIL DEL MINERAL RECIBIDO

El mineral con el que se trabajó, corresponde a un mineral de cobre de tipo Oxidado. El material fue recepcionado en un tambor con una cantidad inicial de 84,2 [kg] en rocas de gran tamaño, dentro de ellas la más grande contó con una masa de 19,15 [kg] y la más pequeña con 9 [kg]. Todo el material se encontraba con una granulometría superior a 7 pulgadas. Por lo cual debido al gran tamaño las rocas del mineral Oxidado no eran aptas para realizar la reducción de tamaño por el chancador primario, por lo cual se redujo el tamaño del mineral de forma manual con un martillo del tipo combo de 10 [kg], hasta reducirlo visualmente a una granulometría cercana a las 4 pulgadas.

Luego de tener el mineral dentro de una granulometría aproximada de 3 a 4 pulgadas, se optó por realizar una caracterización de tamaño del material completo, debido a que la primera reducción fue manual se obtuvo una amplia variedad de granulometrías.



Figura 10 – Roca de 33,4 pulgadas aprox. y 19,15 [kg]

Figura 11 – Diversas granulometrías observadas en el material.

PROCEDIMIENTO



Con el material reducido, con una granulometría aproximada de 3 a 4 pulgadas, se redujo el tamaño del mineral mediante el uso del chancador primario. Posteriormente el mineral fue llevado al harnero GIlson para separar el mineral sobre ½ pulgada, el cual fue repasado por el chancador primario. Con todo el material bajo ¾ de pulgada, el mineral fue llevado al harnero Gilson, para la realización del perfil granulométrico, mediante la separación completa del mineral por las diversas bandejas del equipo.

Figura 12 – Chancador primario, secundario y terciario del laboratorio.

Con el chancado primario se obtuvo una cantidad de aproximadamente 11 [kg] de material bajo malla #10 el cual fue llevado al divisor rotatorio obteniéndose 18 muestras de 600[g] aproximados cada una. De estas 18 muestras, se tomó una y fue llevada a análisis granulométrico por Rotap. Dentro de las muestras obtenidas por el divisor rotatorio una fue tomada para la realización del análisis químico y mineralógico. Y posteriormente otra muestra fue utilizada para la medición de densidad mediante picnómetro.


El análisis granulométrico fue realizado a todo el mineral mediante el equipo Gilson, se utilizaron los 84,2 [kg]. Se utilizó el siguiente juego de mallas; ¾, ½, 3/8, ¼, #6 y #10, con el cual también se genera un -#10. Al equipo Rotap se llevaron 600[g] de mineral, con un juego de tamices de las siguientes mallas; 10, 20, 30, 50, 70, 100, 140 y 200, lo cual también genera un fino de -200.



ANÁLISIS QUÍMICO

El análisis químico requiere de una cantidad de 100[g] para la realización. De las muestras obtenidas por la división rotatoria, se tomo una muestra de 602[g] la cual fue pulverizada. También se mandó a análisis químico por las siguientes granulometrías; ¾, ½, 3/8, ¼ las cuales fueron homogeneizadas desde la separación conseguida mediante el equipo Gilson y pulverizadas.

ANÁLISIS MINERALÓGICO

Para el análisis mineralógico, se envío una muestra de 125[g], con una granulometría bajo malla 10#.

DENSIDAD

Para el cálculo de densidad, se realizó el método por picnometría donde se realizaron 5 pruebas para obtener resultados minimizando errores.

V. RESULTADOS

ANÁLISIS QUÍMICO

De acuerdo a la información recibida desde el laboratorio, los resultados fueron los siguientes:

Tabla 1 – Análisis Químico entregado por Laboratorio.

MUESTRA Cu Total % Cu Soluble % Cu Insoluble % H+ gr/LA.Q. JAP 3,79 3,63 0,16 4,04


El perfil granulométrico realizado, estuvo conformado por todo el mineral. Conformado por los 84,2[kg] recibidos.



Tabla 2 – Perfil Granuometrico.

A N A L I S I S G R A N U L O M E T R I C OMalla [ASTM] Abertura [µm] Masa [g] % Masa % Ret. Acum % Pas. Acum

3/4" 19050 0 0 0 1001/2" 12700 17.120,00 20,33 20,33 79,673/8" 9525 15.450,00 18,35 38,68 61,321/4" 6350 20.400,00 24,23 62,91 37,09

6 3350 15.230,00 18,09 81,00 19,0010 2000 5.050,00 6,00 87,00 13,0020 850 1.149,75 1,37 88,36 11,6430 600 4.453,00 5,29 93,65 6,3550 300 1.916,25 2,28 95,93 4,0770 212 766,50 0,91 96,84 3,16

100 150 565,75 0,67 97,51 2,49140 106 127,75 0,15 97,66 2,34200 75 657,00 0,78 98,44 1,56-200 53 1.314,00 1,56 100,00 0,00

84.200,00

El análisis granulométrico arrojó un valor de P80 igual a 12.803[µm].

ANÁLISIS MINERALÓGICO

El análisis mineralógico fue enviado, pero aún se está en la espera de los resultados. Este análisis indica la presencia de minerales en porcentaje volumétrico, tamaño y asociaciones mineralógicas. Además de breve descripción de las especies minerales.

DENSIDAD

La densidad fue calculada mediante el método de picnometría.

Tabla 3 – Densidad por picnometría.

P R U E B A SVARIABLES 1 2 3 4 5 UNIDAD

Picnometro seco 36,561 36,561 36,561 36,561 36,561 g



Picnometro + mineral 37,652 38,148 39,136 37,773 39,761 gPicnometro + mineral + agua 86,895 87,209 87,837 86,963 88,234 gPicnometro + agua 86,201 86,201 86,201 86,201 86,201 gDensidad mineral 2,748 2,741 2,742 2,693 2,742 g/cc

El método de picnometría arrojo una densidad promedio entre las pruebas, de 2,733 [g/cc]. Para la picnometría se utilizó la siguiente formula:

ρ=W picnom.+mx−W picnom.

W picnom.+mx−W picnom .+W picnom+H2O−W picnom.+H 2O+mx



VI. CONCLUSIONES

El análisis químico por las distintas mallas se encuentra en proceso de análisis en el laboratorio, mientras que el análisis químico de cabeza del mineral, arrojó las siguientes cantidades:

Cu Total % Cu Soluble % Cu Insoluble % H+ gr/L3,79 3,63 0,16 4,04

El análisis granulométrico muestra que la mayor cantidad de mineral se encuentra sobre en la malla de ½ pulgada, valor muy cercano al P80 calculado. Lo cual indica que existe una baja presencia de finos en comparación toda la masa de mineral analizada.

El análisis mineralógico aún se encuentra en proceso.

La densidad del mineral es de 2,733[g/cc].

Dada la buena ley del mineral obtenida por el análisis químico se plantea la idea de realizar una lixiviación por agitación para el material fino y una lixiviación por bateas para granulometrías más altas ya que este método requiere de una granulometría entre ¾ y ½ y es justamente donde se encuentra el 80% del mineral.



VII. POSIBLES PROCESOS A APLICAR

Gracias a las propiedades obtenidas en la caracterización del mineral, es posible ir planteando 2 métodos factibles para beneficiar el mineral de Oxido de cobre. Esperando justificar ambos métodos con el análisis mineralógico pendiente.

a. Lixiviación por agitación.b. Lixiviación por bateas.

PLANTEAMIENTO EXPERIMENTAL

A. LIXIVIACIÓN POR AGITACIÓN

Debido a que la lixiviación por agitación requiere que el mineral esté finamente molido y posea una alta ley, es el método que se plantea como mejor candidato.

Se realizará una lixiviación por agitación de mineral oxidado de cobre y para ello se utilizará e siguiente procedimiento; se realizarán 3 pruebas con las siguientes condiciones.

Razón sólido/líquido : 1:2 Masa de mineral Oxidado : 200[g] Volumen de solución lixiviante : 400[cc] Concentración de ácido : 20, 40 y 60 [gpL] Tiempo de lixiviación : 2 horas Velocidad de agitación : 700 rpm

B. LIXIVIACIÓN POR BATEAS

Consiste en una estructura provista de un fondo falso de madera y una tela filtrante que se inunda con las soluciones de lixiviación. Aprovechando el fondo filtrante las soluciones se recirculan, en sentido ascendente o descendente. Se requiere de una granulometría entre ¾ y ½” y es donde se encuentra el 80% del mineral.

Razón sólido/liquido : 1:2 Masa de mineral Oxidado : 2500[g] Volumen de solución lixiviante : 5000[cc] Concentraciones de ácido : 40[gpL] Tiempo de lixiviación : 2 horas



VIII. BIBLIOGRAFIA

i. Apuntes de Introducción a la Hidrometalurgia. Universidad de Atacama.

ii. Minería Química. Instituto Tecnológico Geominero de España ITGE, 1994.

iii. Apuntes de Preparación Mecánica de Minerales. Universidad Arturo Prat.

iv. Teoría y técnicas de muestreo. Universidad Arturo Prat.

v. Apuntes de Hidrometalurgia. Oscar Benavente.


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