El documento describe los procesos de preparación y concentración de minerales. Estos procesos incluyen la trituración, molienda y clasificación de minerales para separar las especies valiosas de la ganga inerte. La concentración de minerales es necesaria para mejorar la ley y rentabilizar la operación minera, obteniendo concentrados con mayores contenidos metálicos que pueden ser procesados de manera más eficiente. Los métodos de concentración incluyen procesos mecánicos y físicos como jigs, mesas

1. I. PREPARACIÓN DE MUESTRAS MINERALES
1. Materiales de yacimientos metálicos
Los yacimientos de minerales representan, en general, concentraciones extremas de
metales que primitivamente estaban dispersos. Los metales de interés están
generalmente unidos químicamente a otros formando las menas minerales. Estas, a su
vez, aparecen entremezcladas con minerales no metálicos (o materia rocosa)
denominados ganga. La mezcla de las menas minerales y la ganga constituyen la mena,
que generalmente se presenta a la forma de rocas.
De esta forma, las menas minerales son los minerales. Así, existen varias clases de
mineral de cobre, tales como la calcosina, bornita, calcopirita, cuprita, cobre nativo y
malaquita: uno solo o varios de estos pueden estar presentes en un yacimiento.
Asimismo, de una sola mena mineral se puede obtener más de un metal: por ejemplo
de la estannita se obtiene estaño y cobre a la vez. Por consiguiente, un depósito mineral
puede dar varios metales a partir de varias menas.
Los metales de interés económico se obtienen de diferentes fuentes. La mayor parte del
oro existente en el mundo procede de oro nativo; por consiguiente, su separación de los
minerales que lo acompañan es un proceso relativamente sencillo y no planteaba
problemas serios de extracción ni siquiera a los antiguos. En cambio, la plata no sólo
procede del metal nativo sino también de combinaciones con azufre y otros elementos.
Lo mismo puede decirse del cobre, el plomo, el zinc y la mayoría de los otros metales.
La mayor parte del hierro utilizado en la industria se obtiene a partir de combinaciones
de ese metal con el oxígeno.
2. La preparación mecánica y la concentración de minerales
La concentración de minerales es llamada también recientemente, por algunos autores
"Mineralurgia" por comparación con el término "Metalurgia”.
• Parte, como materia prima, de "minerales", es decir, productos de explotación
minera. Ejemplo de minerales metálicos: minerales de cobre, plomo, zinc, oro/plata
(o combinaciones entre aquellos); arenas de lavaderos de oro, magnetita, ilmenita,
zircón, etc.
• Los métodos a utilizar en los procedimientos de concentración de minerales son
exclusivamente de naturaleza física o mecánica, excluyendo medios que
modifiquen la naturaleza química de los minerales.
• La preparación mecánica de los minerales comprende operaciones previas a la
concentración y se denomina conminación de los minerales e involucre la
trituración, molienda y clasificación destinados a liberar las especies mineralógicas
valiosas (calcopirita, galena, esfalerita, oro nativo etc.) y separarlos de la ganga
inerte.
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2. Es la tecnología que se ocupa de preparar y transformar mecánicamente los minerales.
Por ejemplo: los productos obtenidos en la explotación de los yacimientos mineros, para
dejarlos aptos a ser sometidos a procesos térmicos y/o químicos (de metalurgia
extractiva u otros) que den lugar a la producción de metales refinados o de compuestos
metálicos.
3. ¿Por qué se concentran los minerales?
Existe una razón económica y la motivación de los industriales mineros, desde tiempos
inmemoriales, de "preparar" y "concentrar" sus minerales, antes de someterlos a
fundición u otros procesos químicos de transformación. Resulta más beneficioso para la
fundición el procesar un concentrado con 20% de cobre que un mineral directo de mina
con apenas 1% de cobre.
Esto equivale a decir que el procesamiento directo de un mineral, por ejemplo un mineral
de 1,2% de Cu tiene un valor negativo, puesto que el valor del Cu contenido no
compensa los costos de fundición, de flete y otros gastos adicionales. En cambio si este
mismo mineral se concentra por alguno de los métodos de concentración hasta que el
contenido de cobre del concentrado llegue a 28% Cu el valor neto por tonelada de
mineral se eleva desde un valor negativo hasta uno positivo, a pesar de que en el
proceso de concentración (como es normal en la práctica) se pueda perder unos 10%
del cobre contenido en el mineral, en los residuos. Habrá que considerar también los
costos de operación, gastos generales, financieros y de comercialización, etc.
• La concentración de minerales es necesaria para rentabilizar toda la operación
minera para ciertos tipos de mineral, logrando disminuir el impacto negativo del flete
y del gasto de tratamiento del producto, a pesar del costo adicional y de las pérdidas
de recuperación causadas por el proceso de concentración.
• Solo las minas que produzcan minerales de leyes metálicas elevadas, podrían
operar rentablemente sin necesidad de recurrir a un proceso de concentración. Tal
debe haber sido el caso de la mayoría de las minas de Cu, Sn y metales nobles, de
la antigüedad, así como de ciertas minas en estado temprano de desarrollo, cuando
explotan minerales "ricos" por La concentración de minerales resulta la mejor
alternativa para las fundiciones métodos mineros selectivos, usando además
enriquecimiento por "escogido manual".
4. Posición de la concentración de minerales en la industria minera y su
función económica
Representado esquemáticamente el desarrollo de la industria minera (por Ej.: de un
mineral metálico), en forma de "flujo grama", desde el comienzo, por ejemplo la
búsqueda y desarrollo del yacimiento, su explotación minera y el procesamiento de los
minerales hasta la obtención de metal refinado.
5. Los minerales en la naturaleza
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3. La materia prima de los procesos de concentración de minerales son los productos de
la explotación minera, por ejemplo minerales metálicos y no metálicos, provenientes de
yacimientos mineros y extraídos y transportados a las plantas de beneficio mediante
técnicas racionales y especiales.
Búsqueda / exploración del Yacimiento
Explotación Minera y Transporte del Mineral
Organización y Desarrollo del Yacimiento
Preparación y Concentración de Minerales
Comercialización
Metalurgia Extractiva y / o Transformación
Química
En cuanto a las características mismas de los minerales, estos tienen estrecha influencia
sobre las características de concentración de los minerales y requieren por lo general
una investigación más adecuada para poder diseñar y controlar los procesos
correspondientes que proporcionaran alimentación a las plantas concentradoras de
minerales Se puede establecer lo siguiente:
1. Existe un proceso natural de concentración en los lavaderos de metales pesados, en
los depósitos de muchos minerales no metálicos y en las vetas o filones, en que se
enriquecen los contenidos metálicos (sobre todo, sí estos son explotados en forma
"selectiva").
2. La naturaleza de los productos de explotación minera influencia considerablemente
la técnica de Preparación Mecánica y Concentración de los Minerales por ej.: el tamaño
de trozos que son recibidos en las plantas, si su ley de cabeza es alta o baja o muy
variable en cuanto a ley y/o impurezas o subproductos.
3. ¿De qué tamaño será la capacidad de tratamiento y cuál será la tendencia potencial
de crecimiento, en función de la magnitud de las reservas del yacimiento respectivo?
4. ¿Por cuál medio de transporte llegará el mineral a la planta concentradora? Según la
distancia entre mina y planta y según su ubicación relativa, el mineral puede llegar en
tren, camión o volquete (sobre todo si se trata de una explotación minera a "tajo
abierto"); cablecarril o andarivel (si la mina está situada a un nivel mucho más alto que
la planta, siendo además poco accesible por carretera); o por pique (balde o carro
minero) o por correa transportadora, directamente del interior de la mina.
5. Otra cuestión a resolver es el sistema y la dimensión del almacenamiento a utilizar
para recibir el mineral que alimentará a la planta. Puede tratarse de una a varias tolvas,
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4. alimentadas gravitacionalmente por trenes, camiones, volquetes, etc., y descargadas
por abajo con alimentadores mecánicos para transportarse a las chancadoras o
"acopios" o "stock-piles", que se alimentaran con correas transportadoras.
A veces, se recurre a un sistema de alimentación movible, llamado "stacker", etc.; y a
veces estos acopios se cargan con mineral pre-chancado por una chancadora primaria
antepuesta, en el fondo de la mina subterránea o en tajo abierto. La descarga es por
uno o varios puntos dotados de alimentadores mecánicos o menos frecuentemente, por
buldózer o retro-excavadora, etc.
Su grado de conminación (o granulometría) es de algunos milímetros cuando se trata
de concentrados gravimétricos (jigs, mesas vibratorias, conos o espirales),
electromagnéticos o electrostáticos; o de fracciones de milímetro, en caso de
concentrados de flotación. En cambio, si los concentrados fueran obtenidos por
"escogido a mano" o algún medio físico (selección de tipo óptico, rayos X, etc.), el
tamaño de granos puede variar de varios milímetros a algunos centímetros. El transporte
de los concentrados de la planta concentradora hasta la fundición, se efectúa
frecuentemente en sacos de yute (o polipropileno) de unos 50 kilos de capacidad,
pudiendo también usarse en ciertos casos los así llamados "mini-containers" de unos
100 kilos de capacidad, cilindros metálicos o de cartón o el embarque a granel, por
ejemplo sin contenedores, a bordo de volquetes, carros FFCC o buques.
6. Tamaño de partículas
Un sistema de partículas, con un amplio rango de tamaños, sólo se puede describir
mediante el uso de funciones estadísticas. De estas distribuciones es posible derivar
una estimación del tamaño, superficie y volumen promedio del sistema. La forma común
de determinar las propiedades granulométricas de un sistema particulado, es someterlo
a la acción de una serie de tamices en forma sucesiva.
Cada tamiz utilizado tiene una malla con aberturas menores que el anterior. De esta
manera, el sistema de partículas queda atrapado en los tamices, correspondiendo a un
IMPORTANTE
En cuanto al producto de las plantas concentradoras, se trata de un producto en general
"intermedio", que contiene los mismos elementos útiles que el mineral alimentante, aunque
en ciertos casos, se logra separar dichos elementos útiles en diversos concentrados
selectivos por "diferenciación". Comúnmente, el concentrado sirve de alimentación a
procesos subsiguientes de metalurgia extractiva, siendo sometido a métodos químicos o
piro metalúrgicos, a menudo en lugares distantes de la planta concentradora, dentro o
fuera del país de origen.
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5. tamiz en particular todas aquellas partículas con un tamaño menor que la malla del tamiz
anterior y mayor que la malla del tamiz en cuestión.
El tamaño de las partículas se asocia entonces a la abertura de la malla de los tamices.
Se define como malla el número de aberturas que tiene un tamiz por pulgada lineal.
Mientras mayor es el número de la malla menor es el tamaño de las aberturas.
Las partículas se someten a la acción de una serie de tamices, agitadas en forma
manual o en máquinas denominadas Ro-Tap. Esta máquina imprime a las partículas un
movimiento rotatorio excéntrico horizontal y sobre éste, un movimiento brusco vertical.
La eficiencia del tamizaje depende del tamaño de la malla y el tiempo de tamizaje. Con
el mismo aparato la separación es más limpia en las fracciones más gruesas y con
tiempos menos prolongados. Esto significa que para el tamizado de productos con altos
porcentajes de finos, se necesita mayor tiempo que para aquellos con pocos finos. En
general se recomienda un tiempo de tamizaje de entre 10 a 15 minutos, pero es
conveniente determinarlo experimentalmente para cada tipo de material.
7. Muestreo de minerales
La necesidad de determinar características físicas o químicas de grandes volúmenes o
lotes de material, ya sea en reposo o en movimiento, se presenta en casi todas las
operaciones y procesos minero - metalúrgicos. Los errores de muestreo, preparación y
análisis pueden dar origen a desaciertos en la decisión de inversiones de capital, en la
proyección de flujos de caja, en la programación de objetivos de producción, en el diseño
de procesos metalúrgicos, etc. Estos errores ocasionalmente pueden tener
consecuencias desastrosas por lo que siempre es aconsejable conocer la precisión y
exactitud de los sistemas de muestreo en uso. El muestreo, en su sentido más estricto,
puede ser definido como la operación de remover una pequeña fracción o parte, que se
denominará muestra, desde un conjunto de material de mucho mayor volumen, de tal
manera que las características del conjunto pueden estimarse estudiando las
características de la muestra.
7.1 Métodos de muestreo
IMPORTANTE
El tamizaje se puede efectuar en seco o en húmedo. Generalmente se acepta el
procedimiento de tamizar en seco hasta la malla 200 y en húmedo entre 200 y 400. El
tamizaje en húmedo se efectúa haciendo pasar un flujo de agua por los tamices, desde el
mayor al menor, recogiendo la suspensión que sale bajo el último tamiz, en un balde. Esta
operación se puede realizar en forma manual o mecánica. La serie de tamices se ha
estandarizado, existiendo varios sistemas en uso. Entre ellos, los más conocidos son: Tyler
y US standard, (ASTM).
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6. La preparación de muestras corresponde a una etapa muy importante tanto para el
control metalúrgico como para los estudios a escala laboratorio o piloto. De los
métodos y precauciones que aquí se tomen dependerá la confiabilidad y exactitud
de los datos que finalmente se obtengan. En la preparación de muestras, se
emplean comúnmente dos términos: roleo y cuarteo.
• El roleo: Homogeneización de la muestra.
• El cuarteo: Operación que consiste en llegar a obtener una porción de muestra
pequeña, representativa del total de la muestra inicial, pudiendo realizarse esta
operación en forma manual o en partidores mecánicos.
La obtención de una muestra de laboratorio para realizar análisis granulométrico,
análisis químico y/o mineralógico se puede realizar mediante diversas técnicas. Sin
embargo, un requisito previo es una buena mezcla del material.
La mezcla previa se efectúa frecuentemente con un paño roleador, Este paño varía
en tamaño de acuerdo con el tamaño de la muestra. Para muestras de mayor peso,
el roleo es realizado por dos personas que sujetan el paño, que descansa en el
suelo, por dos de sus extremos, haciendo rodar el material de una esquina a la otra.
La operación se repite durante varios minutos.
Cuando la muestra es pequeña, menor a 3 kg, la operación puede ser realizada en
un paño roleador sobre una mesa por una sola persona. En algunos casos y para
muestras de varias decenas de kilogramos, se utilizan mezcladores mecánicos.
7.1.1 Muestreo manual
Dentro de los métodos y dispositivos de muestreo y partición manual, se pueden
mencionar los siguientes:
A. Cono y cuarteo
El mineral se extiende sobre una superficie plana, fácil de limpiar; si la cantidad
de material a muestrear es muy grande, se apila en forma cónica través de una
pala, haciendo caer cada palada exactamente en la punta del cono. Esta
operación se repite 2 o 3 veces con el propósito de dar a las partículas una
distribución homogénea. En el caso que la cantidad de mineral sea menor, la
homogeneización se realiza por roleo, posteriormente, el material se distribuye
para formar primero un cono truncado y después, una “torta” circular plana,
respetando lo más posible la simetría lograda en el paso anterior finalmente, la
“torta” circular se divide en 4 partes a lo largo de dos diagonales
perpendiculares entre sí. Dos cuartos opuestos se separan como muestras y el
par restante constituye el rechazo.
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7. B. Rifleado
El partidor de Rifles, también conocido como partidor Jones, consiste en un
ensamble de un número par de chutes idénticos y adyacentes, normalmente
entre 12 y 20. Los chutes forman un ángulo de 45° o más con el plano horizontal
y se colocan alternadamente opuestos para que dirijan el material a dos
recipientes ubicados bajo ellos. El material se alimenta por medio de una
bandeja rectangular después de haberlo distribuido uniformemente sobre su
superficie.
El procedimiento recomendado cuando se emplea este tipo de partidor, es el
siguiente: Emplear el Rifle adecuado de acuerdo al tamaño máximo de
partícula. La muestra debe ser mezclada y alimentada desde una bandeja al
Rifle para obtener dos muestras, cualquiera de las cuales puede ser
seleccionada al azar como muestra dividida.
7.1.2 Muestreo mecanizado
Las máquinas de muestreo mecanizado o automáticas son diseñadas para sustituir
los procesos de muestreo manual reduciéndose así o eliminándose los errores
accidentales e intencionales introducidos por el factor humano, la cantidad de labor
operacional y en algunos casos el tiempo de muestreo. Generalmente las máquinas
de muestreo son estacionarias, ubicadas en línea de la operación, con mecanismos
de muestreo que están captando constantemente la muestra o con parte o
accesorio del mismo en movimiento intermitente para captar parte del material
objeto de muestreo.
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