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

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(1)

ELECTIVO ING. QUIMICA

TRATAMIENTO DE MINERALES

SULFURADOS DE COBRE

Clase III

Dr. Cristian Vargas R.

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERIA

(2)

Procesamiento

de

(3)

Proceso de Producción de Cu

Minerales Oxidados Minerales Sulfurados

Chancado

Chancado

Primario Secundario Terciario

Primario Secundario Terciario

Molienda AG / SAG Barras M. Bolas M. Bolas Ciclón Flotación Espesado Filtración Secado Concentrado

Convertidor Tte. Horno Flash

Convertidor PS Moldeo Anodos Horno de Refino Electrorefinación Anodo 99.6% Cátodo 99.99% Ventas Lixiviación en Pilas Extracción por Solventes Electro Obtención Fundición

(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

(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

(6)

Procesamiento de Minerales

Procesamiento de Minerales

Concentración de especies minerales:

Concentración gravitacional

Concentración magnética

Concentración por flotación Separación Sólido - Líquido:

Espesamiento

Filtración

(7)
(8)

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.

Conminución de Minerales

Conminución de Minerales

(9)

Conminución de Minerales

Conminución de Minerales

39 23 15 9 9 3 2

Molienda Chancado Flotación Relaves Servicios Esp. y filtrado Administración

55

21 15

7 2

Energía Bolas Mantención

Revestimiento Mano de Obra

Área Molienda Planta Súlfuro

(10)

Por Qué la Reducción de

Tamaños?

(11)

Objetivos de la Reducción de Tamaño de

Partícula

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)

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.

Conminución de Minerales

Conminución de Minerales

• Etapas de Reducción de Tamaños

(13)

Mecanismos de

Conminución

(14)

Mecanismos de Reducción de Tamaños

de Partículas

Fractura

Astillamiento

(15)

Fractura

por compresión

por cizalle

Mecanismos de Reducción de Tamaños de

Partículas

Mecanismos de Reducción de Tamaños de

Partículas

(16)

Principios de Trabajo de Equipos de

Reducción de Tamaños

PRINCIPIO

PRINCIPIO

COMPRESI

COMPRESIÓÓNN IMPACTOIMPACTO

Trituradora de Mandíbulas Trituradora Giratorio

Trituradora de Cono Trituradora de Rodillos

Trituradora de Impacto

Molino de Impacto Molino de Barras Molino de Bolas Molino Autógeno

Molino Semiautógeno

COMPRESI

(17)

• Etapas de Reducción de Tamaños

Conminución de Minerales

Conminución de Minerales

Etapa Sub-etapa Rango tamaño (sólo referencial) Consumo de energía 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)

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.

Etapas de Reducción de Tamaños:

Convencional

Etapas de Reducción de Tamaños:

(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 Energía - Tamaño de Partícula

Relaci

Relaci

ó

ó

n Energ

n Energ

í

í

a

a

-

-

Tama

Tama

ñ

ñ

o de Part

o de Part

í

í

cula

cula

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)

• Postulado de Bond (3ra ley de la Conminución)

Postulado de BondPostulado de Bond (3(3rara ley de la Conminuciley de la Conminucióón)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"

Relación Energía - Tamaño de Partícula

Relaci

Relaci

ó

ó

n Energ

n Energ

í

í

a

a

-

-

Tama

Tama

ñ

ñ

o de Part

o de Part

í

í

cula

cula

=

80 80

1

1

10

F

P

W

E

i

(25)

• Postulado de Bond, Work Index

Postulado de Bond, Work IndexPostulado 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

Relación Energía - Tamaño de Partícula

Relaci

Relaci

ó

ó

n Energ

n Energ

í

í

a

a

-

-

Tama

Tama

ñ

ñ

o de Part

o de Part

í

í

cula

cula

{ Wi representa la resistencia del mineral a

(26)

Razón de Reducción y Energía

Específica

Razón de Reducción y Energía

Específica

Etapa Sub-etapa Rango tamaño (sólo referencial) Consumo de energía 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 de Partículas por Tamaño

ClasificaciClasificacióón de Partn de Partíículas por Tamaculas por Tamañño o

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 Producto fino Clasificador Producto grueso

(29)

Conminución de Minerales

Conminución de Minerales

• Clasificación de Partículas por Tamaño

ClasificaciClasificacióón de Partn de Partíículas por Tamaculas por Tamañño o

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.

(30)

Circuitos de Reducción de

Tamaños de Partículas

(31)

Equipo de Reducción de Tamaños Alimentación Producto

Circuito Abierto

Circuito Abierto

F80 P80

(32)

Equipo de Reducción de Tamaños Alimentación fresca Producto fino Clasificador Producto grueso

Circuito Cerrado Directo

Circuito Cerrado Directo

F80

(33)

Equipo de Reducción de Tamaños Alimentación fresca Producto fino Clasificador Producto grueso

Circuito Cerrado Inverso

Circuito Cerrado Inverso

F80

(34)
(35)

Razón de Reducción

{

Es la razón entre el tamaño de

alimentación y el tamaño de

producto del proceso de molienda:

R

F

P

R

F

P

r r

=

=

80 80 max max

{ Condición de mayor ineficiencia:

(36)

Energía Específica

{ Es el consumo de energía requerido para

reducir de tamaños una tonelada de mineral:

E

P kW

Q t h

=

/

{ Condición de mayor ineficiencia:

(37)

Razón de Reducción y Energía

Específica

{ La condición ideal es obtener la mayor

razón de reducción, al menor consumo de energía del proceso.

(38)

Evaluación Preliminar

{ A través de las siguientes ecuaciones es

factible hacer una evaluación simple inicial:

E

P kW

Q t h

=

/

⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ − = 80 80 1 1 10 F P W E i

(39)

Carga Circulante

Equipo de Reducción de Tamaños F Producto final Clasificador Q D A G Equipo de Reducción de Tamaños F Q Clasificador D A G Equipo de Reducción de Tamaños F Q Clasificador D A G

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

CC

=

100

F

D

CC

=

100

(40)

Evaluación de Circuitos

{ Además de las siguientes ecuaciones que

permiten hacer una evaluación simple inicial:

E

P kW

Q t h

=

/

⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ − = 80 80 1 1 10 F P W E i { Se debe evaluar:

z Carga circulante del circuito (razón entre el

flujo de alimentación y el flujo de alimentación fresca)

z Cortocircuito de finos (fracción de finos en la

alimentación a clasificación que pasan al producto grueso)

Referencias

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