Universidad Politécnica de Madrid

Introducción a las técnicas

Mineralurgicas

Fco Javier Elorza Tenreiro ETSI Minas

Objetivos del Procesamiento de Minerales

Definiciones

Economía

Bibliografía

Los mineros envían sus productos a su cliente - el molino / planta.

Mena: Roca que contiene a un mineral o minerales en cantidades

suficientes como para que la extracción comercial (minería - molienda)

sea rentable.

Ley: medida de la concentración de un mineral / metal contenido en la

roca (o mena). El oro y otros metales preciosos - g/t o oz/t, los metales

básicos -%, el uranio - kg / tonelada, las tierras raras - ppm ...

Ley de corte La concentración mínima o Ley de mineral que se requiere a

una roca para ser considerada mena.

Estériles / Residuos: la no mena

Yacimiento: Un depósito mineralizado (recursos), cuyas características se

han examinado y resultó ser comercialmente viable. La extensión del

yacimiento esta determinada por la ley de corte.

Roca encajante: roca que contiene a un depósito de mineral. Típicamente

compuesta de 2 o más minerales.

Ganga: minerales del yacimiento que no son de interés económico

Es la recuperación de los minerales valiosos de la mena

Se lleva a cabo en un molino/planta, también conocido

como concentrador - porque concentra los minerales

valiosos mediante la eliminación del material no deseado.

Los dos productos principales son los concentrados

(minerales valiosos) y los estériles (rechazos).

Field Description Example of topics

Mineral Processing

Beneficiation or

Mineral Dressing

Theory and practice of

liberation of minerals

from ores and their

separation by physical

methods at ambient

conditions

Crushing and grinding,

magnetic and electrical

methods, flotation, etc.

Extractive metallurgy

Chemical methods

sometimes at high

temperature and pressure

for treating ores to

recover their metal

values in a pure form

Leaching, precipitation,

electrolysis, oxidation,

reduction, etc.

Metal Processing

Physical metallurgy

Study of physical

properties of metals and

alloys, preparation of

alloys

Crystal structure, effect

of impurities,

metallography, heat

treatment, etc.

Engineering metallurgy Processing of metals in

the molten state Casting, welding, etc.

Mechanical metallurgy Processing of metals in

the solid state

Forging, rolling,

extrusion, piercing

Powder metallurgy

Processing of metal

powders into finished

products

Preparation of metals in

powder form, hot

pressing, etc.

Circuito: Trayectoria de la mena cuando pasa de

un punto a otro del procesamiento.

Flujograma: Esquema que indica el camino que

recorre la mena dentro de un proceso. A menudo

un flujograma contiene varios circuitos.

Tasa de recuperación: El porcentaje del metal /

mineral valioso, en masa, en el concentrado obtenido desde la alimentación.

Los objetivos del tratamiento de minerales son:

separar las partículas minerales valiosas de

los residuos o ganga

someter los minerales a procesos con el fin

de concentrarlos o para extraer metales de los

mismos

Muchas formas de procesamiento de minerales

Depende de la materia prima y del producto

deseado

Concentración: Otra palabra para Ley

Head: Un término que se utiliza para denotar el mineral que se encuentra en la alimentación a un circuito.

Head Grade: concentración de la alimentación

Concentrado: un mineral ya purificado. Puede requerir aun procesamiento posterior para uso final. Ejemplos: sulfuros de cobre y níquel

Relaves/rechazos - Material rechazado de una planta después de haber extraído los minerales valiosos recuperables.

Mineral Industriales: se utilizan para el propósito final sin alteración química. Ejemplos: grava, el carbón

Mineralogía: Descripción del contenido mineral

Mineral:

a) un compuesto sólido de origen natural que

tiene una composición química definida.

b) sustancias inorgánicas que se extraen de la

tierra para su uso por el hombre.

c) un elemento o compuesto inorgánico de

origen natural que tiene una estructura

interna ordenada y una composición

química, cristal de forma y propiedades

físicas características.

Nonmetallic processing has some commonalities

with metal processing, but lots of differences

La mineralogía determina la recuperabilidad

Extraemos las rocas,

pero concentramos

minerales.

Los minerales de la

ganga son también

importantes

El conocimiento

mineralógico permite

el diseño de

procesos

Importante para los

estudios de

viabilidad

Procesamiento –

Extraer el valor, rechazar los residuos

Conversión de mineral extraído en producto

utilizable

Más caro / desafiante con los minerales de

baja ley

Numerosos métodos de procesamiento

Beneficiation aka Mineral Dressing Overlap of physical and chemical methods, depending on product Where extractive metallurgy leaves off, metal processing begins

Beneficio: enriquecimiento de la mena y separación de los minerales de la ganga no deseados

posterior extracción más eficiente de metales.

Se puede dividir en dos etapas distintas:

Liberación: la roca se rompe por medios mecánicos, los componentes minerales se convierten en independientes unos de otros,

Separación individual: los minerales valiosos son separados por medio de métodos físicos y físico-químicos que hacen uso de las diferencias en densidad, propiedades magnéticas, etc.

Metalurgia Extractiva:

reacciones químicas de los procesos

equipos donde las reacciones tienen lugar

Diagramas de flujo - combinaciones de procesos

Typical Beneficiation Steps

La Comminución: Reducción de tamaño de partícula

Comienza en la mina con la voladura,

Existen dos tipos básicos de equipos:

Trituración - rotura por compresión

Molienda - rotura por abrasión e impacto

Shaft

Comminution Equipment

Shaft

Comminution Equipment

Clasificación: separación basada principalmente en el

tamaño de partícula

Comportamiento afectado por el tamaño, forma y densidad de las partículas

Los dos tipos mas comunes de clasificadores:

Cribas - método seco, partículas más gruesas

Hidrociclones - método húmedo, partículas finas

Classification Equipment

Técnicas de separación: aprovechan las diferencias en las

características de los minerales:

Flotación: La unión de los minerales a las burbujas de aire –

hidrofobia.

Separación magnética: Aplicación de campos magnéticos

Separación por Gravedad: las diferencias en la densidad de los

materiales

Separación electrostática: Aplicar polaridad electrostática

La distribución de tamaños de partícula tiene gran influencia

en los resultados

Celdas de flotación

Separador Magnetico

Gravity separation - jig

Separador Electrostatico

Deshidratación: Para eliminar el agua de una sustancia. También se refiere al circuito en el que esto tiene lugar.

Técnicas de deshidratacion: Espesante: Permitir sedimentación por gravedad

Filtrar: Aplicar presión de aire para expulsar el agua

Centrífuga: Aplicar la fuerza centrífuga

Secadora: Aplicar calor para evaporar

Densidad de la suspensión: La cantidad de sólidos en una suspensión, expresada como un porcentaje en peso.

Espesadora

Espesado

en seco

Disc filter

Rotary kiln dryer

Beneficiation aka Mineral Dressing Overlap of physical and chemical methods, depending on product Where extractive metallurgy leaves off, metal processing begins

Hidrometalurgia

Lixiviación - el proceso de extracción de un componente soluble a

partir de un sólido por medio de un (a base de agua) disolvente Los cambios de solubilidad al agua, en ambiente ácido o básico, oxidante

o reductor

Extracción por Solventes - transferencia entre líquidos inmiscibles

Intercambio Iónico - resinas sólidas que adsorben / de-sorben especies químicas disueltas

Precipitaciones – Convierte solutos disueltos en sólidos La cristalización vía evaporación

Precipitaciones Iónica - adición de un reactivo a una solución creando un compuesto de metal cuya solubilidad es tan baja que la precipitación tiene lugar inmediatamente

Circuito de tanques de lixiviado

Solvent extraction mixer-settlers

Ion Exchange

Vacuum crystallizer

Pirometalurgia - uso del calor para inducir una transformación química

Tostión – conversión a oxido. Ejemplo:

2 CuS2 + 5 O2 → 2 CuO + 4 SO2

Fundición - utiliza la reducción de las sustancias que se combinan con los elementos oxidados para liberar el metal. Ejemplo:

2 Fe2O3 + 3 C → 4 Fe + 3 CO2

Fundicion

Electrometalurgia – el uso de la energía eléctrica para inducir una transformación química

Electrolisis - para precipitar un metal de la solución usando potencial eléctrico

Electro-refinación - purificar un metal mediante su disolución, para a continuación, volver a precipitárlo.

Alternancia de los ánodos y cátodos en un Tanque de electrolisis

Aluminio: desde bauxita

Cobre: desde calcopirita

Hierro: desde hematites

Oro – Placer, sulfuro and óxidos

Arenas bituminosas – Fort McMurray

Lixiviación férrica atmosférica

Primera en el Mundo

Energéticamente muy eficiente

Ambientalmente limpia (emisiones atmosféricas)

Consumidora de aguas residuales e internas del proceso

“Es responsabilidad de todos, tu seguridad es la mía”

EDAR

San Jerónimo PSP

Corta minera

Agua de

Contacto

Descarga al Guadalquivir

3500 - 4500 m3/día

Caudal medio: 4 500 m3/día

Disponibilidad: 2,6 Hm3/año (septiembre - abril)

0-1700 m3/día

Planta

Hidrometalúrgica

585 mm/año

LLUVIA (media)

Riego

Plantas de OI

Permeado

2000 – 4500 m3/día

1000 - 3500 m3/día

2500 m3/día “Es responsabilidad de todos, tu seguridad es la mía”

LA PLANTA Y LAS AGUAS

LIXIVIACIÓN

MOLINO

CÁTODOS

DE COBRE

ELECTRODEPOSICIÓN

ESTÉRILES DE

TRATAMIENTO

FILTRADO

TRITURADORA

TRANSPORTE

DE MINERAL

Esquema productivo planta

Recuperación: potenciales pérdidas en cada paso del camino, en cada circuito!

Tonelaje vs recuperación: Un circuito de procesamiento empleado más allá de su capacidad inducirá pérdidas en la recuperación.

Ley de la alimentación frente a la recuperación: Una ley alta en la alimentación tiende a tener una recuperación superior.

Ley del concentrado vs Recuperación: Un concentrado de ley más alta tiende a dar lugar a una recuperación inferior (= rechazo de minerales de calidad inferior)

Ley del concentrado vs precio: concentrado de mayor calidad obtendrá un precio más alto (tendrá penalizaciones inferiores por impurezas)

Ingresos = Producción (toneladas) x ley x recuperación x precio

Typical product grade vs. recovery curve for a Cu sulphide flotation mill

Relation between cost and particle size

Los costes totales de operación se dividen en 3 áreas básicas para el análisis económico: Minería - determinar los costos del plan de explotación, la tasa de

producción y diluidos (run-of-Mine = ROM)

Mineralurgia - determinar los costes del proceso mineralurgico, la tasa de recuperación, la calidad del producto

Generales y administrativos (G & A) - determinar los gastos generales:

Administración (recursos humanos, nómina)

Gestión (sitio + oficina central)

Seguridad y Salud

medio ambiente

Gestión de la Calidad

G & A tiende a ser fijo, independientemente de la tasa de producción!

Typical relative cost of beneficiating an ore

Operation %

Crushing 5 - 20

Grinding 25 - 75

Flotation 25 -45

Dewatering and

drying 10 -20

Other operations 5 - 10

1. J. A. Botin, Ed. Sustainable Management of Mining Operations.

SME, 2009.

2. A. Francos. Comunicación particular sobre la mineralurgia en

CLC. 2013

3. A. Rodriguez Avello. Mineralurgia. Apuntes de clase. ETSI

Minas, UPM. 2013.

4. L. Shwartz: Introduction to Mineral Engineering. University of

Saskatchewan. 2010.