ELECTIVO ING. QUIMICA
TRATAMIENTO DE MINERALES
SULFURADOS DE COBRE
Clase III
Dr. Cristian Vargas R.
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERIA
Procesamiento
de
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
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
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
Procesamiento de Minerales
Procesamiento de Minerales
Concentración de especies minerales:
• Concentración gravitacional
• Concentración magnética
• Concentración por flotación Separación Sólido - Líquido:
• Espesamiento
• Filtración
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
Conminución de Minerales
Conminución de Minerales
39 23 15 9 9 3 2Molienda Chancado Flotación Relaves Servicios Esp. y filtrado Administración
55
21 15
7 2
Energía Bolas Mantención
Revestimiento Mano de Obra
Área Molienda Planta Súlfuro
Por Qué la Reducción de
Tamaños?
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.
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
•
Mecanismos de
Conminución
Mecanismos de Reducción de Tamaños
de Partículas
• Fractura
• Astillamiento
• Fractura
por compresión
por cizalle
Mecanismos de Reducción de Tamaños de
Partículas
Mecanismos de Reducción de Tamaños de
Partículas
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
• 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
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.
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).
• 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:
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.
Relación entre Energía
Consumida y Tamaño de
Partícula Producido
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”
• 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
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
−
=
80 801
1
10
F
P
W
E
i• 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
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
Clasificación de Partículas
por Tamaño
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
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.
Circuitos de Reducción de
Tamaños de Partículas
Equipo de Reducción de Tamaños Alimentación Producto
Circuito Abierto
Circuito Abierto
F80 P80Equipo de Reducción de Tamaños Alimentación fresca Producto fino Clasificador Producto grueso
Circuito Cerrado Directo
Circuito Cerrado Directo
F80
Equipo de Reducción de Tamaños Alimentación fresca Producto fino Clasificador Producto grueso
Circuito Cerrado Inverso
Circuito Cerrado Inverso
F80
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:
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:
Razón de Reducción y Energía
Específica
{ La condición ideal es obtener la mayor
razón de reducción, al menor consumo de energía del proceso.
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 iCarga 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
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)