UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINERA, METALÚRGICA Y GEOGRÁFICA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA

CURSO: CONCENTRACIÓN Y FLOTACIÓN DE MINERALES

PROFESOR: ING. ANGEL AZAÑERO ORTIZ

CIRCUITOS DE FLOTACION Y BALANCE METALURGICO

Generalmente las celdas se ordenan en serie, formando un circuito o bancada (Banco de celdas) que reciben los relaves de la precedente y se tendrá 1,2,3 ó más circuitos o bancos de celdas, según las clases de materiales valiosos que se desea recuperar de un mineral, así por ejemplo:

- Si se tiene un solo elemento valioso se requiere de un banco.- Si se tiene dos elementos valiosos se requiere de dos bancos.- Si se tiene tres elementos valiosos se requiere de 3 bancos.

Las celdas de flotación en cada banco o circuito se pueden clasificar según las etapas de flotación de las partículas sólidas, así tenemos:

a) Celdas Rougher: (Celdas debastadoras, o celdas de flotación primaria)Aquí se obtiene el concentrado primario. Es el conjunto de celdas cuyas espumas se colectan con las de la celda donde se alimenta la pulpa al circuito, es la celda que recibe la carga de pulpa del acondicionador o directamente del clasificador.

b) Celdas Scavenger: (Celdas recuperadoras o Celdas agotadoras)Son las celdas donde se realiza la recuperación de las especies valiosas que no han podido ser recuperadas en las celdas Rougher. Pueden haber 1er. Scavenger, 2do. Scavenger, 3er. Scavenger, dependiendo de la flotabilidad del mineral valioso.

c) Celdas Cleaner: (Celdas de limpieza)Son las celdas donde se hace la limpieza del concentrado primario o el producto de la flotación Rougher.

d) Celdas Recleaner: (Celdas de relimpieza)Son aquellas celdas donde se efectúa la limpieza de las espumas provenientes de las celdas Cleaner.Si hay más de dos etapas de limpieza las celdas de limpieza reciben el nombre de 1era. limpieza, 2da. limpieza, 3era. limpieza, dependiendo de la dificultad que se tenga para alcanzar las leyes mínimas de comercialización que debe tener el concentrado final. Un ejemplo de circuito de flotación es el siguiente:

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Concentrado

- Las celdas 5, 6 y 7 son celdas rougher.- Las celdas 8, 9, 10 y 11 son 1er. scavenger.- Las celdas 12, 13, 14, 15 y 16 son 2do. scavenger.- Las celdas 17, 18, 19 y 20 son 3er. scavenger.- Las celdas 3 y 4 son celdas cleaner.- Las celdas 1 y 2 son celdas recleaner.

Control de Calidad en Plantas ConcentradorasPara obtener el producto comercial o "Concentrado" con las condiciones técnicas requeridas por el comprador, los constituyentes indeseables de la mena deben ser rebajados a un porcentaje especificado. Si en la mena está presente más de un mineral valioso, podemos separarlos del tal modo que cada uno pueda comercializarse por separado.El fundidor o comprador se protege de las pérdidas financieras imponiendo penalidades sobre todos los concentrados que no alcancen las leyes mínimas en elemento valioso o que sobrepasan el contenido máximo permisible de constituyentes indeseables.Algunos de los elementos valiosos se pierden inevitablemente en los relaves, por ello uno de los objetivos es mantener estas pérdidas tan bajas como sea posible, para obtener una mayor rentabilidad del proceso. Es necesario también que la Planta manipule un tonelaje de mineral adecuado, por que de no ser así se producirían complicaciones en el tratamiento y se elevaría el costo total de la operación.En cualquier método de concentración: eléctrica, gravimétrica o por flotación, la cuantificación se puede efectuar a través del balance metalúrgico.A continuación definimos algunos conceptos básicos:

Cabeza.Es el mineral proveniente de la explotación minera.La cabeza para un circuito de flotación está formado por el mineral finamente molido y mezclado con agua, llamada pulpa y tiene una ley determinada en elementos valiosos.

ConcentradoEs el producto final del proceso de concentración, tiene valor comercial y reúne la mayor parte de la mena. Este producto tiene una ley mucho mayor que la de cabeza.

Relave

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Relave

Alimentaciónde pulpa al

circuito

Es el producto final del proceso de concentración pero que no tiene valor comercial y su contenido de elemento valioso es insignificante, está constituido en su mayor parte por material estéril, motivo por el cual se lo desecha.

En una planta concentradora donde existen varios circuitos de flotación, cada uno de ellos tiene un relave que pasa a constituir la cabeza del siguiente circuito, a excepción del último circuito cuyo relave se desecha definitivamente.

Tanto el mineral de cabeza, como el ó los concentrados así como el relave final tiene leyes y pesos correspondientes en base a los cuales se puede realizar la cuantificación del proceso.

Ley (L)Es la cantidad de valores que existe en un mineral o cualquier producto de concentración metalúrgica.

Contenido metálico.-Se refiere el contenido de elemento valioso ya sea en el mineral de cabeza, concentrado o relave, se determina multiplicando el tonelaje del producto por la ley correspondiente:

Contenido metálico = tonelaje x ley

Cabe hacer notar que la suma del contenido metálico de los productos, concentrados y relave, debe ser exactamente igual al contenido metálico de la cabeza., de no ser así deben efectuarse cálculos de reajuste para cumplir con la ley de conservación de la materia, otro factor importante es que las leyes que se reporten en porcentaje deben dividirse entre 100 para hacer el reemplazo en la relación para determinar el contenido metálico. Cuando las leyes se reporten en Onzas/TC, el tonelaje de cabeza, concentrado y relave deben convertirse a TC, si estuviesen expresados en TM.Las leyes de los metales preciosos en los minerales también son reportados en gramos/TM así como el contenido de oro en gravas auríferas es expresado en gramos/M3

Cabeza calculadaSe refiere a la ley que tiene un mineral después de un proceso de concentración; se obtiene sumando los contenidos metálicos de cada uno de los productos.

Recuperación (R)Se refiere a la eficiencia o rendimiento del tratamiento y está expresado en porcentaje señala cuánto del elemento valioso que ingresa al tratamiento, pasa al concentrado, cuánto mayor cantidad de elemento valioso pasa al concentrado, mayor será la eficiencia o rendimiento del proceso y mayor será la recuperación.

Balance Metalúrgico.-Cualquiera que sea la escala de tratamiento de una Planta Concentradora, sea ésta grande, pequeña, automatizada o rústica, al final de la operación diaria, semanal, mensual, anual, o por campañas, requiere de la presentación de los resultados obtenidos en forma objetiva, en la que se incluye los cálculos para determinar el tonelaje de los productos de la flotación, contenido metálico de los elementos valiosos en cada uno de los productos, la distribución porcentual y los radios de

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concentración; todos ellos condensado en lo que se denomina el "Balance Metalúrgico", que muestra también la eficiencia del proceso.

Peso neto secoEs el peso del mineral de cabeza, concentrado o relave, sin humedad, se sabe que el mineral que se extrae de mina tiene una cierta cantidad de humedad, para los cálculos metalúrgicos es necesario conocer el peso neto seco.Para determinar el porcentaje de humedad se prepara una muestra, se pesa, se somete a secado a 100° C durante un tiempo suficiente como para eliminar todo el agua, una vez fría la muestra se pesa nuevamente, la diferencia entre uno y otro peso corresponde el peso de agua contenido en la muestra, por una simple relación se puede determinar el % de humedad

Razón de concentración (RC)Conocido también como radio de concentración, relación de concentración o ratio de concentración, es la relación entre el N° de toneladas de mineral de cabeza y el N° de toneladas de concentrado producido, se interpreta como el N° de toneladas del mineral de cabeza que se requiere para obtener una tonelada de concentrado.El radio de concentración varía en razón inversa con la ley de cabeza, puesto que a mayor ley de cabeza la razón de concentración es menor, o sea que se requiere menor tonelaje de mineral de cabeza para producir una tonelada de concentrado y viceversa.

CALCULOS METALURGICOS

En flotación igual que en cualquier otro proceso de concentración, la cuantificación se puede efectuar a través de dos cantidades:Razón de concentración que expresa indirectamente a la selectividad del proceso y Recuperación que se refiere a su eficiencia y rendimiento.Si representamos por A, B y C los pesos de la cabeza, concentrado y relave y por a, b y c sus leyes respectivas en un cierto metal o mineral útil, entonces la relación A/B es por definición la razón de concentración que significa cuantas toneladas de cabeza son necesarias para obtener una tonelada de concentrado, esta razón nos indica cuantas veces se concentró el mineral o sea en forma indirecta nos expresa la selectividad del proceso.

BALANCE METALURGICO DE DOS PRODUCTOSBALANCE METALURGICO DE DOS PRODUCTOS

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Ing. Angel Azañero OrtizIng. Angel Azañero Ortiz

DIAGRAMA DE FLUJO

De acuerdo a la definición anterior podemos escribir las siguientes ecuaciones:

multiplicando la ecuación (1) por c y sustrayéndole de la (2) tenemos:

La ecuación (3) es otra forma de calcular la razón de concentración que permite su determinación en función de los ensayes químicos de los productos y no en base a molestos y voluminosos trabajos de medición de tonelaje.

Recuperación

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FLOTACION ROUGHER

FLOTACION SCAVENGER

CLEANER

RECLEANER

RelaveGeneral

C

AlimentaciónA

1°MIDDLINGS

2°MIDDLINGS

ConcentradoB

Por definición la recuperación es la parte del valor útil del mineral obtenido en el concentrado, expresada en %, si el contenido del mismo producto en el concentrado es Bb, entonces por definición:

Si se sustituye en la formula (4) el valor de B/A de la formula (3) entonces se tiene la siguiente expresión:

Que también permite calcular las recuperaciones solo en base a los ensayes químicos.

La fórmula (5) sirve para calcular la recuperación cuando hay un solo valor metálico.

Ejemplo de Aplicación

Un mineral cuya cabeza ensaya 5% de Pb, al procesarlo por flotación se obtiene un concentrado de 68% de Pb y un relave de 0.10% de Pb. Si se trata 300 T/día, calcular la recuperación, tonelaje de concentrado producido y el radio de concentración:

BALANCE METALURGICO DE TRES PRODUCTOSBALANCE METALURGICO DE TRES PRODUCTOS

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Ing. Angel Azañero OrtizIng. Angel Azañero Ortiz

DIAGRAMA DE FLUJO

Balance Metalúrgico

Producto PesoLey

Pb ZnCabezaConc. PbConc. ZnRelave

AB1

B2

C

m1

m2

m3

m4

n1

n2

n3

n4

Las recuperaciones del plomo y del zinc son respectivamente RPb y RZn y las razones de concentración KPb y KZn por definición:

Donde:

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FLOTACION ROUGHER

CLEANER

RECLEANER

FLOTACION SCAVENGER

FLOTACION ROUGHER

CLEANER

RECLEANER

FLOTACION SCAVENGER Relave

GeneralC(m4n4)

2° Middlings

1° Middlings

Conc. PbB1(m2n2)

Conc. ZnB2(m3n3)

1° Middlings

A(m1n1)

2° Middlings

Al sustituir B1 y B2 en 6, 7, 8 y 9 por sus valores de 10 y 11 se obtiene:

Ejemplo de Aplicación

Balance Metalúrgico

Productos Tons.Ensayos: %, Ag:OZ/TCAg Pb Zn

MineralConc. PbConc. ZnRelave

600 (A)B1

B2

C

8.080.02.751.52

6.2 (m1)71.8 (m2)1.4 (m3)0.3 (m4)

8.2 (n1)6.4 (n2)57.8 (n3)0.8 (n4)

Reemplazando valores:

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Hacer el balance metalúrgico usando los:

a) Resultados de análisis químicos de Pb y Agb) Resultados de análisis químicos de Zn y Ag

Cálculo del Consumo de Reactivos en Planta Concentradora

Ejemplo:

Una planta trata 400 T/día, y se agrega 200 ml x min.Una solución de xantato al 5%.

Ciudad Universitaria, Marzo del 2009

BIBLIOGRAFIA

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- ALEXANDER SUTULOV "FLOTACION DE MINERALES", Cap. VII, Pág. 232 - 235.- ARTHUR F. TAGGART "HANDBOOK OF MINERAL DRESSING", New York - Fourt Print Ng, Set.

1950 - Págs. 19 - 190; 19 - 193.- DENVER EQUIPMENT COMPANY "MINERAL PROCESSING FLOWSHEET" Denver Colorado -

MCMLXII.- OSCAR MEDINA B. "TECNOLOGIA DE LA FLOTACIÓN"

UNI, 1976; Pág. 204 -210.- EGAS SAENZ A.J. "EVALUACION DE PLANTAS CONCENTRADORAS"

1° EDICION, 1985, Págs. 61 -72, Lima, Perú.- CYNAMID INTERNATIONAL "MANUAL DE PRODUCTOS QUIMICOS PARA LA MINERIA" notas

sobre tratamiento de minerales N°26New Jersey - EE.UU.

- DOW CHEMICAL COMPANY "METALLURGICAL HANDBOOK" form N°192 - 820 - 1181 - Michigan, EE.UU.,1981, Págs. 6, 7 y 8

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