Procesamiento de minerales metalurgia

Procesamiento de minerales, arte de tratar minerales en bruto y productos minerales con el fin de separar los minerales valiosos de la roca de desecho, o ganga. Es el primer proceso que experimentan la mayoría de los minerales después de la extracción para proporcionar un material más concentrado para los procedimientos de metalurgia extractiva. Las operaciones principales son la trituración y la concentración, pero hay otras operaciones importantes en una planta moderna de procesamiento de minerales, que incluyen muestreo, análisis y desagüe. Todas estas operaciones se analizan en este artículo.

Muestreo y análisis.

Se realizan muestreos y análisis de rutina de la materia prima que se procesa para adquirir la información necesaria para la evaluación económica de minerales y concentrados. Además, las plantas modernas tienen sistemas de control totalmente automáticos que realizan análisis en el flujo del material a medida que se procesa y hacen ajustes en cualquier etapa para producir el concentrado más rico posible al menor costo operativo posible.

Muestreo

El muestreo es la eliminación de un lote de material dado, una porción que es representativa del conjunto pero de tamaño conveniente para el análisis. Se hace a mano o por máquina. El muestreo manual suele ser costoso, lento e inexacto, por lo que generalmente se aplica solo donde el material no es adecuado para el muestreo de la máquina (mineral viscoso, por ejemplo) o donde la maquinaria no está disponible o es demasiado costosa de instalar.

Están disponibles muchos dispositivos de muestreo diferentes, incluidas palas, muestreadores de tubos y muestreadores automáticos de máquinas. Para que estas máquinas de muestreo proporcionen una representación precisa de todo el lote, la cantidad de una sola muestra, el número total de muestras y el tipo de muestras tomadas son de importancia decisiva. Se han ideado varios modelos de muestreo matemático para llegar a los criterios apropiados para el muestreo.

Análisis

Después de tomar una o más muestras de una cantidad de mineral que pasa a través de una corriente de material, como una cinta transportadora, las muestras se reducen a cantidades adecuadas para su posterior análisis. Los métodos analíticos incluyen químicos, mineralógicos y de partículas.

Análisis químico

Incluso antes del siglo XVI, se conocían esquemas integrales de análisis (medición del valor de) minerales, utilizando procedimientos que no difieren materialmente de los empleados en los tiempos modernos. Aunque los métodos convencionales de análisis químico se usan hoy para detectar y estimar cantidades de elementos en minerales y minerales, son lentos y no lo suficientemente precisos, particularmente a bajas concentraciones, para ser completamente adecuados para el control del proceso. Como consecuencia, para lograr una mayor eficiencia, se está utilizando cada vez más instrumentación analítica sofisticada.

En la espectroscopía de emisión, se establece una descarga eléctrica entre un par de electrodos, uno de los cuales está hecho del material que se analiza. La descarga eléctrica vaporiza una parte de la muestra y excita los elementos en la muestra para emitir espectros característicos. La detección y medición de las longitudes de onda e intensidades de los espectros de emisión revelan las identidades y concentraciones de los elementos en la muestra.

En la espectroscopía de fluorescencia de rayos X, una muestra bombardeada con rayos X emite radiación X fluorescente de longitudes de onda características de sus elementos. La cantidad de radiación X emitida está relacionada con la concentración de elementos individuales en la muestra. La sensibilidad y la precisión de este método son pobres para elementos de bajo número atómico (es decir, pocos protones en el núcleo, como boro y berilio), pero para escorias, minerales, sinterizados y gránulos donde la mayoría de los elementos están en el mayor rango de números atómicos, como en el caso del oro y el plomo, el método ha sido generalmente adecuado.

Análisis mineralógico.

Una separación exitosa de un mineral valioso de su mineral puede determinarse mediante pruebas de líquidos pesados, en los que una fracción de tamaño único de un mineral molido se suspende en un líquido de alta gravedad específica. Las partículas de menor densidad que el líquido permanecen a flote, mientras que las partículas más densas se hunden. Se pueden producir varias fracciones diferentes de partículas con la misma densidad (y, por lo tanto, una composición similar), y los componentes minerales valiosos se pueden determinar por análisis químico o por análisis microscópico de secciones pulidas.

Análisis de tamaño

Los minerales molidos gruesos pueden clasificarse según su tamaño al pasarlos por tamices o pantallas especiales, para los cuales se han aceptado varios estándares nacionales e internacionales. Un viejo estándar (ahora obsoleto) era la serie Tyler, en la que las pantallas de alambre se identificaban por el tamaño de la malla, medido en alambres o aberturas por pulgada. Los estándares modernos ahora clasifican los tamices de acuerdo con el tamaño de la abertura, medida en milímetros o micrómetros (^10-6 metros).

Las partículas minerales de menos de 50 micrómetros pueden clasificarse mediante diferentes métodos de medición óptica, que emplean haces de luz o láser de varias frecuencias.

Transformación en polvo

Para separar los componentes valiosos de un mineral de la roca residual, los minerales deben liberarse físicamente de su estado enclavado por conminución. Como regla general, la conminución comienza al triturar el mineral por debajo de un cierto tamaño y termina moliéndolo en polvo, cuya finura final depende de la finura de la difusión del mineral deseado.

En tiempos primitivos, las trituradoras eran pequeños morteros y morteros operados a mano, y la molienda se hacía con piedras de molino convertidas por hombres, caballos o agua. Hoy, estos procesos se llevan a cabo en trituradoras y molinos mecanizados. Mientras que la trituración se realiza principalmente en condiciones secas, los molinos pueden funcionar tanto en seco como en húmedo, predominando la molienda en húmedo.

Aplastante

Algunos minerales se producen en la naturaleza como mezclas de partículas minerales discretas, como el oro en los lechos de grava y las corrientes y los diamantes en las minas. Estas mezclas requieren poco o ningún aplastamiento, ya que los objetos de valor son recuperables utilizando otras técnicas (por ejemplo, la separación del material de placer en las arandelas de troncos). Sin embargo, la mayoría de los minerales están formados por masas de rocas duras y duras que deben ser trituradas antes de que los minerales valiosos puedan liberarse.

Para producir un material triturado adecuado para su uso como alimentación de molino (el 100 por ciento de las piezas deben tener menos de 10 a 14 milímetros, o 0.4 a 0.6 pulgadas, de diámetro), el triturado se realiza por etapas. En la etapa primaria, los dispositivos utilizados son en su mayoría trituradoras de mandíbulas con aberturas de hasta dos metros de ancho. Estos trituran el mineral a menos de 150 milímetros, que es un tamaño adecuado para servir como alimento para la etapa de trituración secundaria. En esta etapa, el mineral se tritura en trituradoras de cono a menos de 10 a 15 milímetros. Este material es el alimento para el molino.

Molienda

En esta etapa del proceso, el material triturado se puede desintegrar aún más en un molino de cilindros, que es un contenedor cilíndrico construido con diferentes proporciones de longitud a diámetro, montado con el eje sustancialmente horizontal y parcialmente lleno de cuerpos de molienda (por ejemplo, piedras de sílex, bolas de hierro o acero) que se hacen girar, bajo la influencia de la gravedad, al girar el contenedor.

Un desarrollo especial es el molino autógeno o semiautógeno. Los molinos autógenos funcionan sin cuerpos de molienda; en cambio, la parte más gruesa del mineral simplemente se tritura y las fracciones más pequeñas. A los molinos semiautógenos (que se han generalizado), se agregan cuerpos de molienda del 5 al 10 por ciento (generalmente esferas de metal).

Trituración / molienda

Otro desarrollo, que combina los procesos de trituración y molienda, es la trituradora de rodillos. Consiste esencialmente en dos cilindros montados en ejes horizontales y accionados en direcciones opuestas. Los cilindros se presionan juntos bajo alta presión, de modo que la conminución se lleva a cabo en el lecho de material entre ellos.