Cap I

1
EQUIPOS DE PLANTAS MINERAS
CAPITULO 1 parte 1
EQUIPOS DE CONCENTRACION Y
REFINACION DE METALES

2.1 ¿Qué es la concentración?
La concentración o enriquecimiento de minerales puede
definirse como un proceso mediante el cual se obtiene, a
partir de una mena cruda, uno o más productos
concentrados de un alto valor comercial y técnico, y un
producto estéril o relave sin valor comercial. Esto se
hace sin que sean destruidas las propiedades físicas y
fisicoquímicas de las especies mineralógicas que
constituyen la mena.
La concentración se puede realizar de cuatro formas
diferentes, que son concentración gravimétrica,
concentración magnética, concentración electrostática y
concentración por flotación.
2

2.1.1 Esquema básico de la etapa de
concentración
3

2.2 Flow sheet general proceso de
concentración
4

2.3 Propiedades de las partículas que
interesan para la concentración
Una vez que el mineral adquiere su tamaño apropiado y
está separado de la ganga, puede procederse a su
concentración. No hay una reacción química de por medio.
La concentración se basa en las diferentes propiedades
físicas y fisicoquímicas, entre los minerales y la ganga,
señaladas a continuación:
✓ Gravedad específica
✓ Reactividad superficial
✓ Permeabilidad magnética
✓ Conductividad eléctrica
✓ Color, brillo
✓ Radioactividad
✓ Forma
✓ Textura
5

2.4 Objetivo de la concentración
La concentración tiene
por objeto, obtener un
producto que se
pueda vender a un
precio máximo con un
costo mínimo total.
6

Las razones del procesamiento de
minerales, son de orden técnico como
económicas.
➢Técnicamente, un concentrado de un
mineral tiene que cumplir exigencias tales
como:
1. Ley del mineral
2. Tamaño de partículas
3. Contenido de humedad
e impurezas.
2.4.1 Razones técnicas de la concentración
7

2.4.2 Razones económicas de la
concentración
➢Económicamente, las ventajas que ofrece la
concentración de minerales provienen de tres
factores:
1. Reducción de gastos de transporte
2. Reducción de pérdidas metalúrgicas
3. Reducción de gastos metalúrgicos
8

2.5 Ejemplos de concentración
1. Idealmente debería obtenerse dos
productos, un concentrado y una cola, pero en
la práctica nunca se obtienen estos resultados.
En este ejemplo se ve que parte de la galena
PbS pasa a la cola y parte de la calcita CaCO3 al
concentrado, obteniéndose un producto medio o
mixto (middling).
9

2. Cuando hay yacimientos que contienen más de un
mineral económicamente recuperable, entonces
procederán varias etapas de concentración,
incluyendo el concentrado y cola primaria, como
alimentación de las siguientes etapas de
concentración.
10

3. Según el grado de liberación, los minerales
útiles pueden ser separados en etapas diferentes
de molienda. Minerales de grano grueso pueden
concentrarse después de una molienda gruesa,
evitando así una molienda fina sin necesidad.
El siguiente diagrama es típico para una
concentración gravitacional.
11

4. En una planta concentradora, la disposición de
los equipos es más compleja y se agrupa en
bloques llamados: primario (rougher), limpieza
(cleaner), relimpieza (recleaner) y barrido o
agotamiento (scavenger).
12

2.6 Características selectivas de las
partículas
Las características de las partículas pueden
combinarse para facilitar la concentración, o
bien pueden interferir entre sí para dificultar
la concentración.
En el tratamiento, las características de las
partículas útiles y de la ganga, no deben
responder al mismo tiempo en la pulpa.
Las características selectivas, se pueden
observar en la siguiente tabla:
13

2.6.1 Tabla características selectivas
14

Es un producto que se obtiene en el proceso de
separación, constituido por una mezcla de partículas
útiles y estéril conocido como middlings.
Generalmente es necesario sacar estos middlings
separadamente y someterlos a una remolienda con el
propósito de aumentar el grado de liberación.
2.7 Middlings (mixtos)
15

Antes de operar con los productos medios debe
tenerse presente lo siguiente:
No es necesario moler todo el mineral hasta su
completa liberación, a objeto de lograr una
liberación limpia, los resultados pueden
alcanzarse por etapas, es decir, después de una
molienda se efectúa una separación en un
concentrado limpio y una cola limpia, con un
middling no liberado, que se somete a una
remolienda y retratamiento.
2.7 Middlings (mixtos)
16

El comportamiento de un middling es fuertemente
influenciado por las características y la forma de la
otra especie en un sistema binario.
Comentarios:
negro = útil
blanco = ganga
2.7.1 Tipos de middlings (mixtos)
17

Menas simples:
Son aquellas de las cuales se extrae,
fundamentalmente un solo metal. Contienen una
o varias especies del metal que se va a extraer.
Ejemplo: mena de cobre con calcopirita (CuFeS2),
calcosina (Cu2S) y covelina (CuS).
Menas complejas o polimetálicas:
Contienen diversas especies
minerales de distintos metales.
Ejemplo: mena Cu/Mo con calcosina (Cu2S),
calcopirita (CuFeS2), molibdenita (MoS2) y
bornita (Cu5FeS4).
2.8 Menas simples y complejas
18

2.9 Definición de pulpas minerales
Una pulpa o slurry es una mezcla sólido - líquido en
la cual la fase sólida está constituida por partículas
finas disgregadas que contienen el mineral de
interés y la fase líquida es agua o una solución
acuosa.
PULPA = SOLIDO + LIQUIDO
PULPA = MINERAL + AGUA
Balance de masa
MP = MS + ML
Balance de volumen (en mineral insoluble)
VP = VS + VL
19

EJEMPLO
800 TPH H2O
2.200 TPH SOLIDO
ESTANQUE
ACONDICIONADOR
3.000 TPH PULPA
= 3.000 TON PULPA800 TON H2O + 2.200 TON SOLIDO
HR HR HR
Si el sólido no se disuelve en el líquido también
se cumple el balance en volumen en la pulpa
BALANCE DE MASA
f P= f L+ fS
2.9 Definición de pulpas minerales
20

2.10 Balances de masa y balances de
volumen en pulpas minerales
Para operaciones batch/por lotes o a nivel de
laboratorio (discontinuas) se cumple que:
Balance masa
Balance volumen
donde
M = Masa (kg, ton, g, lb, oz T, etc.)
V = Volumen (m3, pie3, gal, lt, cm3, etc.)
MP =ML +MS
VP =VL +VS
21

Balance masa
Balance volumen
donde
f = flujo másico
(kg/hr, ton/dia, g/seg, lb/min, TPH, TPD, etc.)
q = caudal o flujo volumétrico
(m3/hr, pie3/seg, gpm, lt/dia, etc.)
f P= f L+ fS
q P= q L+ q S
2.10 Balances de masa y balances de
volumen en pulpas minerales
Para operaciones continuas (planta o industria o
faena) se cumple que:
22

2.11 Parámetros característicos de una
pulpa mineral
Densidad: es la relación de masa a volumen de una
sustancia. Existe una densidad del sólido, una
densidad del líquido y una densidad de la pulpa.
d S =
M S
=
fS
V S qS
d L =
M L
=
f L
V L qL
d P =
M P
=
fP
V P qP
23

M P
%S =
M S
100
f P
%S =
f S
100
En una pulpa se cumple que:
%S +%L = 100%
%L = %HUMEDAD
También se usa en vez de %S el símbolo Cp
pulpa mineral
Porcentaje de sólidos o fracción de sólidos en peso:
es el peso de sólidos por unidad de peso total de pulpa.
24

 =
VS
 =
qS
V P q P
Dilución: es la razón en masa entre líquido y
sólido en la pulpa.
MS
D=
ML
f S
D =
f L
pulpa mineral
Fracción volumétrica de sólidos: es el volumen de
sólidos por unidad de volumen total de pulpa.
25

Existirá tanto una ρs una ρL y una ρp
La relación entre las densidades de la pulpa, del sólido y del
líquido, ya sea para densidades como para densidades
relativas es:
ρS > ρP > ρL
dS > dP > dL
REFd
Densidad relativa o gravedad específica: es la relación de la
densidad de una sustancia a la densidad de una sustancia
de referencia. Es un número sin unidades. Normalmente la
referencia es el agua cuya densidad es:
1 gr/cm3= 1.000 kg/m3= 62,4 lb/pie3= 1 ton/m3 = 1 kg/lt
ρ =
d SUST
pulpa mineral
26

2.12 Balances de masa en plantas de
concentración
Supuestos:
✓ se trabaja con mineral en seco o con pulpas
✓ no hay acumulación Ac = 0
✓ no hay reacción química G = D = 0
Balances que se pueden plantear:
ENTRA= SALE
Aplicado a
→ Balance de sólido
→ Balance de fino
→ Balance total o global o de pulpa
27

F
Alimentación
o cabeza
(Feed)
T
Cola o
Relave
(Tail o
tailings)C
Concentrado
(Concentrate)
Sean las siguientes corrientes:
F = flujo sólidos de alimentación
C = flujo sólidos de concentrado
T = flujo sólidos de cola o relave
concentración
28

29
También se representa como:
T tF f
C c
Sea f, c y t el %peso o ley de especie útil (masa
especie útil/masa sólidos)
f = ley alimentación
c = ley concentrado
t = ley de cola
concentración

Balance de sólidos: SF = SC + ST
F = C + T
Balance de fino: f * SF = c * SC + t * ST
F *f = C *c + T *t
Balance total o global o balance de pulpas:
PF = PC + PT
T t
C c
F f
concentración
30

NOTAS:
1. f ≠ c + t
2. Tanto la alimentación, como los
concentrados y relaves pueden
estar secos o pueden estar como
pulpa dependiendo del tipo de
concentración.
concentración
31

2.13 Indices metalúrgicos de eficienciaen
operaciones de concentración
Los minerales valiosos son los concentrados y
los sin valor son las colas. Esta separación
nunca es perfecta, dependerá de la eficacia de
la operación de concentración y de la
naturaleza mineralógica del mineral.
Se usan indicadores para evaluar la operación
y determinar la eficiencia de la concentración.
Los siguientes indicadores son válidos para
dos productos obtenidos: concentrado y cola a
partir de una alimentación, es decir para
minerales simples.
32

33
Indice de enriquecimiento
Ie = Ley de la especie útil en concentrado
Ley de la especie útil en alimentación
Ie = c
f
representa cuantas veces se aumenta la ley de alimentación
o se enriquece en la especie útil. Es imposible que “c” sea
igual a “f” porque implicaría que no se está concentrando.
Luego
Ie > 1
La ley del concentrado nos da directamente una idea de la
eficiencia de una operación de concentración, pero
conceptualmente es más conveniente el Indice de
enriquecimiento.

34
Razón de concentración
RC = Flujo sólido alimentación
Flujo sólido concentrado
RC = F
C
ton mx
ton conc
Luego
RC > 1
la ecuación de esta forma es útil cuando se conoce los
flujos F y C. En operaciones continuas de planta por lo
general se desconocen los flujos, pero se conocen por
ensayos químicos de laboratorio las leyes de las
diferentes corrientes. En este caso se determina RC en
base a leyes.

35
Balance de sólido:
F = C + T
T = F - C
Balance de fino:
f * F = c * C + t * T
f * F = c * C + t * (F - C)
f * F = c * C + t * F - t * C
F *(f - t) = C * (c - t)
F = c - t
C f - t
RC = c - t
f - t

36
Recuperación en peso
%RP = Flujo sólido concentrado * 100
Flujo sólido alimentación
Indica el porcentaje de la alimentación que se
obtiene como concentrado.
En base a flujos conocidos:
%RP = C * 100
F
En base a leyes:
%RP = f - t *100
c - t

37
Recuperación o recuperación metalúrgica
%R = Flujo fino en concentrado * 100
Flujo fino en alimentación
En base a flujos conocidos: %R = c* C * 100
f * F
En base a leyes: %R = c * ( f - t) *100
f * (c - t)
También se cumple
%R = Ie * %RP
También se llama recuperación de finos.

Ley máxima de un concentrado perfecto
Metalúrgicamente, se ha establecido que la ley
máxima de un concentrado perfecto viene dada por:
donde
f = ley del metal útil a recuperar
Ef = % de especies útiles a recuperar
38

%Pérdida = t * T * 100 = 100 - %R
f * F
4. Para menas polimetálicas se definen otros indicadores.
2.13 Indices metalúrgicos de eficiencia en
NOTAS:
1. Los flujos F, C y T son flujos de sólidos y los f, c y t leyes
de especie útil.
2. Se busca maximizar el %Recuperación metalúrgica y el
índice de enriquecimiento.
3. También se define el porcentaje de pérdida como:
39

Para resolver los problemas o ejercicios de balance de
masa aplicados en procesos de concentración
(concentración gravitacional, magnética, electrostática,
flotación) se debe trabajar con pesos de alimentación o
mineral seco.
Por lo tanto, si en un enunciado se indica explícitamente
que el mineral viene húmedo y se da TMH se debe
descontar la humedad que trae el mineral.
Para ello se debe usar la ecuación siguiente (son iguales):
2.13.1 Mineral seco
40

2.13.2 Ley del metal en la especie
donde
M = metal
at = átomos
La ley de metal indica el contenido de metal que
tiene un material (mineral, ripios, etc.). Se expresa
como porcentaje en peso.
La ley de metal en una especie
mineralógica se calcula como
41

2.13.3 Ley del metal en el mineral
Cuando el mineral tiene varias especies
mineralógicas la ley de metal se calcula tomando en
cuenta la ley del metal en cada especie y el
porcentaje de esa especie que hay en el mineral.
La ley del metal en el mineral
se calcula como
42

43
EJERCICIOS DE CONCENTRACIÓN POR
FLOTACIÓN
1. Una planta Industrial separa galena (PbS) a través de una concentración por
flotación, realizada en celdas unitarias. El mineral de plomo es reducido de
tamaño hasta el grado de subdivisión conveniente. Las composiciones de los
distintos productos son:
Mena (PE) Alimentación (%) Concentrado (%) Relaves
(%)
PbS (7,5) 30 90 0,9
ZnS (4,1) 5 2 11,3
CaCo3 (2,7) 50 5 67,9
S1O2 (2,6) 15 3 19,9
Al equipo concentrador se le incorpora agua, a razón de 4,6 m3/tm de
concentrado seco, saliendo el 99% del agua con los relaves y el otro 1% con
el concentrado. Determinar:

44
EJERCICIOS DE CONCENTRACIÓN POR
FLOTACIÓN
a) El peso de concentrado (húmedo) producido por hora, si la
alimentación del separador se efectúa a razón de 10 toneladas
métricas secas de mineral por día.
b) El agua consumida total: en [Kg/ hora]
c) La fracción de plomo contenido en el mineral que se pierde en
los relaves en (Kg seco/día).
d) La proporción líquido/sólido, en el concentrado y en los
relaves.

45
Alimentación
30%
Concentrado
90%
Cola 0,9%
10 ton/día (0,30-0,90) = T
(-0,90 +0,009)
6,73 ton/día = T
a) El peso de concentrado (húmedo) producido por hora, si la alimentación del separador se
efectúa a razón de 10 toneladas métricas secas de mineral por día.
F = 10 ton métricas/días
Balance masa: F = C + T C = F + T
Balances finos: F x f = C x c + T x t
F x f = (F – T) x c + T x t
F x f = F x c - T x c + T x t
F x f - F x c = - T x c + T x t
F (f – c) = T (-c + t)
F (f – c) = T
(-c + t)
DESARROLLO:
C = F + T
C = 10 ton/día – 6,73 ton/día
C = 3,27 ton/día

46
1 ton con seco = 3,27 ton conc seco X = 15,04 m3
/ton conc seco x día
4,6 m3 X m3
15,04 m3
/día = X m3
/día X = 0,1504 m3
/día 0,1504 ton/día
100% 1%
Wconc.humedo = 3,27 ton/día + 0,15 ton/día = 3,42 ton/día
3,42 ton 1 día = 0,1425 ton/hrs.
Día 24 hrs
Wconc.humedo = 0,1425 ton/hrs.

47
a) El agua consumida total: en [Kg/ hora]
3,27 ton/día 0,136 ton/hrs.
4,6 m3
= X m3
X= 0,63 m3
1 ton conc seco 0,136 ton / hrs con seco
0,63 ton 1000 kg = 630 kg
1 ton
❖ Por tanto, el H2O consumida total es de 630 kg/hrs.

48
%Pb x t = 0,866 (Pb) x 0,009 = 0,007794
tPb x T = 0,007794 x 6,73 ton/día = 0,0525 ton/día
O,0525 ton 1000 kg = 52,5 kg/día
día ton
❖ Por tanto, la fracción de plomo que se pierde en el relave es de 52,5 kg/día.
La fracción de plomo contenido en el mineral que se pierde en los relaves en (Kg seco/día).
%PbS = Peso atómico del Pb
Peso atómico del Pb más el de S (PbS)
%PbS = 207,19 (Pb) = 0,866 (Pb)
239,25 (PbS)

49
a) La proporción líquido/sólido, en el concentrado y en los relaves.
Dilución = masa liquido D = ml
masa sólido ms
C = 3,27 ton/día x 4,6 m3/ton x 0,01 = 0,046 m3/ton
3,27 ton/día
T = 6,73 ton/día x 4,6 m3/ton x 0,99 = 4,55 m3/ton
6,73 ton/día

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