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Lorena Cortés M

.

l

orena.cortés@uantof.cl

METALURGIA EXTRACTIVA MN

-

731

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EVALUACIONES

• 1ª Prueba 40 %, 21 de Noviembre 2015

• 2ª Disertación y seminarios 20 %

• 3ª Prueba 40 %, 16 de diciembre 2015

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Programa Estudios

• OBJETIVO GENERAL

Que el estudiante desarrolle las capacidades para enfrentar problemasexperimentales vinculados a tareas de control operacional y desarrollo deingeniería básica en el área de Metalurgia extractiva.

• UNIDAD I: PROCESOS DE CONCENTRACION

Explicar de manera general los procesos, con un enfoque en los balances de planta, ver tipos de circuitos mineros dependiendo del mineral a extraer,similitudes y diferencias.

• CONTENIDOS

 – 

Describir los procesos utilizados para la obtención de metales u otrostipos de productos

 –  Diagramas de los diferentes tipos de circuitos de procesamiento deminerales

 –  Realizar un balance del área de conminucion con balance de agua

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Programa Estudios

• UNIDAD II: HIDROMETALURGIA

OBJETIVOS

• Entregar fundamentos teóricos y características principales de los procesosde lixiviación. Emplear criterios teóricos-económicos en la selección de un proceso determinado, como así mismo en equipos, infraestructura, etc.

Aplicar aspectos teóricos, analizar, diseñar y calcular sistemas o circuitosde purificación de soluciones.

CONTENIDOS

 –  Aspectos básicos de la hidrometalurgia

 – 

Aglomerado, curado y apilamiento –  Tipos de Lixiviación

 –  Parámetros de Lixiviación

 –  Proceso de extracción por solvente

 –  Proceso de electro obtención

 – 

Diagrama de Mccabe-thiele

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Programa Estudios

• UNIDAD III: PIROMETALURGIA

OBJETIVOS

• Entregar fundamentos teóricos y características principales de los procesosde Pirometalurgia. Emplear criterios teóricos-económicos en la selección deun proceso determinado, como así mismo en equipos, infraestructura, etc.

Aplicar aspectos teóricos, analizar, diseñar y calcular la recuperación delsistema.

• CONTENIDOS

 –  Aspectos básicos de la flotación

 – 

Reactivos de flotación –  Tipos de celdas

 –  Balance metalúrgico

 –  Pirometalurgia

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Minerales sulfurados

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Minerales sulfurados

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METALURGIA

EXTRACTIVA

CONCENTRACION

MINERALES

SULFURADOS

HIDROMETALURGIA

MINERALES

OXIDADOS

PIROMETALURGIA

FLOTACION

LIXIVIACION

PURIFICACION

EX

ELECTRO

DEPOSITACION

RIPIO

METAL

METAL

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DUMP LEACH

Esquema de Proceso

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• Caracterización física: –  Densidad real –  Granulometría –  Dureza –  Humedad

• Caracterización química: –  Cu total. –  Cu soluble. – 

Otros (impurezas, sólidos en suspensión, etc.)

• Caracterización mineralógica: –  Especies de valor  – 

Especies de ganga

Parámetros a considerar

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Flotación

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FLOTACIÓN

Es un proceso de concentración consiste en separar selectivamente

especies minerales de acuerdo a sus propiedades superficialesde adhesión a las burbujas de aire.

Flotación Colectiva:

Separación de varios componentes en dos grupos,de los cuales el concentrado contiene por lo menos dos omás componentes

Flotación selectiva o diferencial

Separación de compuestos complejos en productosque contiene no más de una especie individualizada

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COMPOSICION QUIMICA Y/OMINERALOGICA DEL MINERAL

PARTICULAS SULFUROSMETALICOS PARTICULAS GANGAMINERAL+

Cu2S

Al2O3

SiO2

CuS

FeS2CaO

Cu5FeS4

CuFeS2

MgO

Al2O3

CaO

Cu2S

SiO2

Al2O3

SiO2

CuS

MgO

SiO2

SiO2

CaO

FeS2

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CONCENTRACION DE MINERAL

 ACCIONES MECÁNICAS- AGITACIÓN- AIREACIÓN INDUCIDA

REACTIVOS- COLECTORES- ESPUMANTES

FLOTACIÓN

CONCENTRADO DE

COBRE (Pulpa)

RELAVES(Pulpa)

PULPAMINERAL

SULFUROSMETALICOS(concentrado)

GANGA MINERAL(relaves)

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PROCESO DE FLOTACIÓN

 VARIABLESDEPENDIENTES

 VARIABLESINDEPENDIENTES

 Variables de perturbaciónLey de CabezaFineza CristalinaGrado de OxidaciónDensidad de Pulpa

 Velocidad Flujo Volumétrico

 Variables Manejables

 Adición de reactivos

Punto de adición de reactivos

Nivel de pulpa

 Adición de Aire

Punto de Colección Concentrado

 Variables de RendimientoLey Conc Final

Recuperación Conc Final

Densidad pulpa Conc Final

 Veloc Flujo Conc Final

 Variables Intermedias

Ley Conc Rougher y Scavenger

Recuperación Conc Rougher y Scavenger

Densidad Pulpa Conc Rougher Scavenger

 Veloc Flujo Conc Rougher y Scavenger

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Sistemade

Flotación

Componentes QuímicosColectores, espumantes, activadores,

depresantes, pH

Componentes del EquipoDiseño de la celda, agitación,flujo de aire, configuración ycontrol de la celda

Componentes OperacionalesFlujo de alimentación, mineralogía,tamaño de partícula, densidad depulpa, temperatura.

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Control de VariablesOperacionales de una Planta.

Variables no controlables:• Composición mineralógica.•

Tipo de ganga.• Volumen de celda.• Temperatura de la pulpa.• Viscosidad de la pulpa.Etc.

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Principales variables controlables:

• Granulometría del mineral• Tonelaje de alimentación.•  Nivel de pulpa en la celda.•

Porcentaje de sólidos de alimentación a la flotación.• Tamaño de burbuja.• Flujo de agua de lavado.• Consumo de cal.• Dosificación de colectores y espumantes.• Flujo de aire• Etc.

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Análisis de las PrincipalesVariables de la Flotación.

1.- Tipo de Mineral

En la flotación es de suma importancia la naturaleza del mineral, laque depende de la composición mineralógica de los mxs útiles y delos mxs de ganga de su diseminación, dureza, fenómenos secundariosde oxidación, además de los antecedentes geológicos del yacimiento y

su método de explotación.En el caso de que los sulfuros estén

 parcialmente oxidados, se producen pequeñas perdidas en la recuperación

del metal lo cual puede resolverseseleccionando un colector adecuado omodificador mas apropiado y ajustarel pH del circuito.

Ley de cobre oxidado vsrecuperacion de cobre.

60

70

80

90

100

5 10 15 20 25

Ley de cobre oxidada (%)

Recuperación,%

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2.- Granulometría:

Todo mineral para ser flotado tiene que ser reducido en sutamaño hasta tal punto que cada partícula represente unasola especie mineralogica (tamaño de liberación).

En general se tiende a moler lo menos posible debido al altocosto de esta operación. Esto sin embargo esta limitado porel tamaño de partícula y por el gado de liberación de laespecie útil.

Para un proceso de flotación primaria de mxs sedebe tener como producto de molienda una

granulometría de 40 a 55% -200# Ty

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En la flotación es posible recuperar con éxito partículasde tamaño máximo de 0,3 mm (48 mallas), en el caso de

minerales de cobre una granulometría de descarga demolino de alrededor de 20% + 100 mallas es adecuada

 para la flotación primaria, permitiéndose un máximo de28% +100 mallas.

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En la figura se muestra ladependencia de la flotabilidad

de un mineral de cobre. Eneste caso la liberación es deaproximadamente 60 um ysobre los 80 um acusan bajasde recuperación por falta de

liberación. La recuperaciónde partículas de tamaño de250 um es de sólo 40%.También se puede observar

que la recuperación de losfinos empieza a disminuir al pasar el limite de los 100 um

Tamaño de partícula vs

Recuperación de sulfuros de cobre

0

20

40

60

80

100

25 50 100 150 200 250

Tamaño micrometros

Recuperación,%

Sulfuro de Cu Ganga

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3.- Tipo y Dosificación de Reactivos

Se deben de considerar las diferentes familias de colectores,espumantes y modificadores.

La acción de los colectores, activadores y depresantes afectan elmedio químico de la pulpa favoreciendo o reduciendo la

 probabilidad de formación de los agregados partícula  –  burbuja.Sin embargo, la fase espuma es también importante en laflotación debido al drenaje selectivo de las especies mineraleshacia la pulpa, lo que contribuye en gran medida a la

selectividad de la operación.

En cuanto a la dosificación de reactivos, se debe considerar queinterviene en la factibilidad técnica  –  económica del proceso.

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Colectores

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Concentración por Flotación

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Burbuja de airePartícula hidrófoba

EVENTO 1

Partícula y burbuja que se

mueven a través de una misma

 línea de flujo.

EVENTO 2

Colisión y posterior unión

entre la burbuja y la partícula

EVENTO 3

 Ascenso del par partícula -

 burbuja para incorporarse en

 la fase espuma

Esquema de la interacción entre una partícula hidrófoba y una burbuja.

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Burbuja de aire

Partícula hidrofílica

EVENTO 1

Partícula y burbuja que se

mueven a través de una misma

línea de flujo.

EVENTO 2

Colisión entre la burbuja y

la partícula

EVENTO 3

Separación de la partícula y

 la burbuja en direcciones diferentes

Esquema de la interacción entre una partícula hidrofílica y una burbuja.

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La fórmula de reactivos de flotación, su dosificación (granos occ por ton) y el punto del circuito donde se agregan es muyimportante en el proceso.

Los Colectores más utilizados son los Xantatos, Ditiofosfatosy Tiocarbomatos, los cuales favorecen la flotabilidad de las

distintas especies mineralógicas. Los Modificadores puedenser Activantes o Depresores de la flotabilidad de algunaespecie mineralógica en especial. Entre los reguladores de pHla cal es la más utilizada dado que a pH sobre 10,5 también es

depresor de pirita.

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Espuma

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Espuma

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La fórmula de reactivos normalmente considera unamezcla de espumante, generalmente MIBC, DF 250 yaceite de pino, su dosificación debe ser suficiente paramantener una espuma estable cuyas burbujas no serompan y sean capaces de permanecer cargadas deminerales valiosos. El comportamiento de la espuma esuno de los signos más importantes para el operador de

flotación y su consistencia asegura el éxito del proceso

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Los reactivos deben ser agregados según sus

necesidades de solubilidad.

Los reguladores de pH se agregan en la molienda junto a los modificadores y colectores insolubles,los colectores en el acondicionamiento, en últimolugar los espumantes debido a que su acción se daen la interfase líquido  –  aire.

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4. Densidad de pulpa.

Este es un factor importante porque existe un porcentaje desólidos óptimo para el proceso y porque afecta el tiempo deresidencia del mineral en un banco o circuito de flotación(tiempo e flotación).

El porcentaje de sólidos óptimo para la molienda es entre65 - 70% de sólidos, el cual es reducido agregando agua alser alimentado a los hidrociclones de forma de optimizar laclasificación, el overflow del ciclón entrega un 28% de

sólidos.

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5.- Acondicionamiento y aireación

El acondicionamiento es una etapa que proporciona el

tiempo necesario para que operen los reactivos. Algunoscolectores de cinética de adsorción lenta debenincorporarse al molino SAG (colectores primarios,Shell- flot 758), mientras que otros (depresores) seagregan directamente al cajón de descarga del molino

(como los espumantes oreprep F-575) y en el cajón de10 vías los colectores secundarios (Shell-flot 114) que esun reactivo fácilmente soluble en agua.

La aireación es importante ya que es la variableque controla el operador, por cuanto le permiteapurar o retardar la flotación en beneficio de larecuperación o de la ley, dependiendo si se tratade un circuito primario, de limpieza o de barrido

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6.- Nivel de Pulpa en la Celda de Flotación.

Es una de las variables operacionales másimportante y es de responsabilidad deloperador de flotación.

El nivel de pulpa debe asegurar el rebalsecontinuo de la espuma cargada hacia lacanaleta de concentrado, de forma que las

 partículas valiosas no se pierdan por coalescencia de burbujas.

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7.- pH de la pulpa.

La flotación es sumamente sensible al pH, especialmentecuando se trata de flotación selectiva, el pH determina laadsorción de los colectores.

Cada fórmula de reactivo tiene un pH óptimo, en el caso

de ganga ácida los consumos de cal pueden serimportantes, por lo cual la determinación del consumode regulador de pH es un dato imprescindible en unestudio de factibilidad.

El pH con el cual se trabaja generalmente está en elrango de 8 a 11 en las etapas primarias alcanzando en

las etapas de limpieza 12,5

8.- Tiempo de flotación.

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8. Tiempo de flotación.

Esta variable es característica de cada tipo de partícula, enoperación de la planta se utiliza el tiempo de residencia de la

pulpa en el banco de celdas.

El tiempo de flotación es una variable de diseño del circuito, delporcentaje de sólidos, del volumen de pulpa, del tipo de mineral,etc.

En Escondida el tiempo óptimo de flotación es de 17 minutos

9.- Temperatura de la Pulpa.

Algunos minerales muestran un mejoramiento de larecuperación con un aumento de temperatura en la pulpa, sinembargo cualquier proceso que signifique un consumo deenergía adicional tiene serias restricciones para su

implementación industrial.

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10.- Calidad del agua.

En la mayoría de las plantas la disponibilidad de agua es unproblema serio.

Esto obliga a utilizar agua industrial o agua de recirculaciónrecuperada desde espesadores y que contiene residuos dereactivos. Aguas duras, saladas o de mar le proporcionan alproceso de flotación un comportamiento particular, que es

necesario evaluar en cada caso

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REACTIVOS DE FLOTACIÓN

Compuestos Tensoactivos Modifican Tensiones Interfaciales del sistema

INDUCEN HIDROFOBICIDAD

SE CLASIFICAN EN TRES GRANDES GRUPOS

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SE CLASIFICAN EN TRES GRANDES GRUPOS

REACTIVOS DE FLOTACIÓN

Colectores

Espumantes

ModificadoresÁcido CarboxílicoAlquil SulfatosAlquil Sulfanatos

Xantatos (Tiocarbamatos alquílicos)XantioformiatosTionocarbamatosEsteres XánticosDitiofosfatos

Alcoholes Lineales

Alcoholes AromáticosÁcido CresílicoAceite de PinoAceite de Eucaliptos

Éteres PoliglicólicosTrietoxibutano

ActivantesDepresoresModificadores de pH

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COLECTORES

SUSTANCIASHETEROPOLARES

FORMADOS PORUNA CABEZA POLAR ó

GRUPO FUNCIONAL (g.f.)

g. f. se adsorbe en el mx yorienta cadena hidrocarbonada

Hidrófobahacia seno de la solución

provocando la hidrofobicidad

a la superficie del mx

Grupo Funcional:

Determina campo aplicacióndel colector y el tipo de mxsobre el que puede actuar

Cadena Hidrocarbonada:

Determina el poderdel colector

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ESPUMANTESSe utilizan en la generación de una columna de espumamineralizada estable que permita sacar desde la celda el materialflotado.

Esta espuma debe poseer un cierto volumen y altura apropiadapara lorar si objetivo, y además de ser consistente tal que permitaun buen drenaje de la ganga arrastrada por efectos mecánicos.

Ya fuera de la celda, esta espuma debe ser de fácil destrucciónpara que de este modo no influya en las operaciones que siguen.

Características

No deben de presentar propiedades colectoras que activen a lagangaGenerar espuma reproducible con baja sensibilidad a cambios decomposición de la pulpa de alimentaciónBajo costo.

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MODIFICADORES

Aquí se agrupan una variedad de reactivos que presentan distintas

características por lo que es necesario referirse a cada unoActivantes

Tienen como función preparar la superficie del mineral para queel colector pueda adsorberse en ella

Depresores

Su acción es contraria al de los activantes.

Su función es inhibir la flotabilidad de alguna manera determinada de los mxs

Modificadores de pHEs una de las variables de operación de mayor utilidad.Se controla por lo general con la adición de CAL, ÁCIDO SULFÚRICO yÁCIDOCLORHÍDRICO.

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OPERACIÒN DE CIRCUITOS DE FLOTACIÒN

Circuitos

Recuperadores

Limpiadores

alimentación por cola o relave anterior

Recleaner ( limpieza)

Cleaner ( limpieza)

anterior al rougher 

Circuito ( primario)Rougher

Circuito (barrido)Scavenger

Operaciones complementarias:

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- Molienda - Clasificación- Espesamiento - Filtración

Alimentación

Relave

RECUPERACIÓN

LEY

ROUGHER 

CLEANER 

SCAVENGER 

Concentrado

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Zonas celda de Flotación

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Proceso de Flotación Laguna Seca

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Diagrama de flujo de Minera los

Pelambres

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Planta de Flotación de Escoria

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Circuito o Proceso de Flotación