Apuntes de clases en preparación de minerales para conocer e interpretar diagramas de flujo en el procesamiento de menas metalíferas

1. 1
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y CIENCIA DE
MATERIALES
MET 4368
DIMENCIONAMIENTO DE PLANTAS DE CONCENTRACION
CURSO VIRTUAL
INTERPRETACION Y DISEÑO DE FLUJOGRAMAS
Dr. Ing. Antonio Salas Casado
ORURO SEPTIEMBRE 2020

2. UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y CIENCIA
DE MATERIALES
MET 4368
DIMENCIONAMIENTO DE PLANTAS DE CONCENTRACION
CURSO VIRTUAL
INTERPRETACION Y DISEÑO DE
FLUJOGRAMAS
Dr. Ing. Antonio Salas Casado
ORURO SEPTIEMBRE 2020
2

3. DIMENCIONAMIENTO DE PLANTAS DE
CONCENTRACION
OBJETIVOS DEL CURSO
Conocer y aplicar técnicas de dimensionamiento para que se mejoren
la eficiencia de los circuitos industriales instalados; de la misma
manera, hacer posible la implementación de métodos confiables de
diseño de capacidades, dimensiones y demanda de potencia de
diferentes equipos comúnmente empleados en plantas de
procesamiento
COMPETENCIAS
Diseñar un flujograma de procesamiento para una mena .
Dimensionar tamaños, capacidades y potencia de maquinas de
procesamiento.
Complementar los cursos del plan de estudios y de las prácticas en
la industria para la selección de equipos mas adecuados a las
necesidades del proyecto o de adecuación de la planta industrial.
CONTENIDO
Diseño e interpretación de flujogramas, métodos de
dimensionamiento de equipos de una planta de procesamiento.
Elaboración de un proyecto de aplicación
3

4. INTRODUCCIÓN
 PROCESAMIENTO DE MINERALES.- conjunto de operaciones físicas y
 químicas que tienen por finalidad obtener dos o mas productos, valiosos y
 relaves; para lo cual se hace uso de equipos dimensionados y diseñados
 correctamente, partiendo de las pruebas metalúrgicas realizadas: a nivel
 de laboratorio, planta piloto, etc. esta definición se hace extensiva tanto al
 beneficio de minerales no ferrosos, ferrosos, no metálicos y carbón.
 DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS EN PROCESAMIENTO DE
 MINERALES.- Hasta hace algunas décadas, los usuarios de equipos para
 procesamiento de minerales teniendo como parámetros; cantidad de
 tratamiento, acudían a los fabricantes de estos equipos, quienes en base a
 experiencias empíricas tenían dimensionados todos los accesorios
 necesarios (caso de molinos; diam., largo, rpm, hp del motor, etc.) de tal
 manera que los equipos cumplieran con las condiciones probables mas
 exigentes, quizás con una gama de alternativas prefijada. de esta manera
 el fabricante cubría por exceso las necesidades del usuario; así fácilmente
 podía encontrarse en la literatura de cada fabricante tamaños de equipos
 sobredimensionados; incidiendo en los costos de inversión así como
 también en los costos por mantenimiento(por consumo de repuestos de
 mayor dimensión y costo al requerido).
 06/12/2010 3
4

5. DESARROLLO DE UN PROYECTO
 PARA EL DESARROLLO EXITOSO DE UN PROYECTO MINERO SE DEBE
 CONSIDERAR LOS SIGUIENTES ASPECTOS:
 1. DISPONIBILIDAD DE AGUA APROPIADA.
 2. CONOCIMIENTO DE LA GEOLOGÍA Y MINERALOGÍA DEL MINERAL
 3. TIPO Y GRADO DE ACOMPAÑANTES (GANGA Y ELEMENTOS TRAZAS)
 4. EL PROCESO ADECUADO DE TRATAMIENTO METALÚRGICO
 (EN BASE A PRUEBAS METALÚRGICAS)
 5. RESERVAS Y RECURSOS- VIDA DEL PROYECTO
 6. PLANEAMIENTO DE MINA Y DISPOSICIÓN DE RELAVES
 7. ENERGÍA
 8. COSTO DE CAPITAL POR EL DESARROLLO DE LA INGENIERÍA, CONSTRUCCIÓN Y
 COSTOS OPERATIVOS
 9. PLAN DE SEGURIDAD
 10. SISTEMAS DE COMUNICACIÓN
 11. PLAN DE ENTRENAMIENTO DE LOS TRABAJADORES
 12. DISPONIBILIDAD DE PROFESIONALES Y TRABAJADORES
 13. BUENA ESTABILIDAD POLÍTICA Y ECONÓMICA
 14. LEYES GUBERNAMENTALES APROPIADAS
 15. ADECUADO FINANCIAMIENTO
5

6. Un yacimiento puede ser descrito brevemente como una acumulación de
mineral en una cantidad tal que pueda ser extraído económicamente.
Clasificación
(de acuerdo a la naturaleza
del mineral valioso que
contienen)
Repaso de Conceptos Básicos
» Yacimientos
nativos
El metal está en forma natural, ej. Au, Pt
El metal se presenta en forma de
óxidos
» Yacimientos
sulfurosos
El metal está en forma de sulfuros
» Yacimientos
oxidados
» Yacimientos
complejos
Contienen cantidades rentables de más
de un mineral
valioso.
Ej: galena y esfalerita
6

7. Sulfuros
Minerales Óxidos
económicos
Silicatos
7

8. 8

9. Blenda o Esfalerita (Zn S)
Marmatita (Zn, Fe) S
Willemita Zn 2 SiO4
Principales
componentes
de la familia de
minerales de zinc

Calamina ( Si 2 O7 (OH) 2Zn4. (OH2) )
Cincita (ZnO)
9

10. Oro libre y gravimetría
grueso
 Dependiendo gravimetria centrifuga
de la forma y Oro libre y cianuración
asociación en fino flotación
en que se
presente el Oro
en la mena Cianuración
Oro en sulfuros tostación y cianuración
no cianicidas flotación
Oro en menas Dependiendo de la natu-
complejas o raleza de la refractoriedad:
refractarias procesos combinados
10

11. 11

12. Y los procesos de
concentración deben
adecuarse a los cambios 12
GEOMETALURGIA

13. PARA DISEÑAR UN FLUJOGRAMA PREVIAMENTE SE REQUIERE
CARACTERIZACIÓN DE LA MENA
13
COMUN DE LA
MUESTRA
CARACTERIZACI
ON
FISICA Y
QUIMICA
CARACTERIZACI
ON
MICROSCOPICA
CARACTERIZACI
ON
DENSIMETRICA
PROCESOS
UNITARIOS
CARACTERIZACI
ON
GRANULOMETRI
CA
CARACTERIZACI
ON
MINERALOGICA

14. Selección de OPERACIONES UNITARIAS
Análisis de liberación
variables
relevancia operacional
Liberar? triturar,
Moler o
Pulverizar?
distribución
en peso,
Descartar alguna
Fracción?
Distribución Granulométrica
Propiedad
Distribución de
tamaño
Seleccionar
Operaciones y
Equipos
Distribución
Partículas
Tamaño
Total
Muestra
PARA QUE?
CON QUÉ?
Análisis granulométrico
Química
Mineralogía
Distribución
Partículas
Tamaño
Total
Muestra

15. 911 METALLURGIST
TEST TO GRAVITY SEPARATION OF HEAVY MINERALS

16. Aplicación del análisis densimétrico en la
determinación aprox. del grado de liberación

17. Conminución y luego flotación
Menas sulfurosas colectiva o selectiva de
sulfuros
Conminución y luego
Menas de óxidos pre concentración y/o concentración
gravimétrica
17

18. SECUENCIAS PARA DESARROLLO DE UN PROYECTO
 LAS PRUEBAS DE LABORATORIO BATCH SON LOS PRIMEROS PASOS PARA
ESTABLECER UN PRELIMINAR DIAGRAMA DE FLUJO QUE SEA ECONÓMICA Y
TÉCNICAMENTE RENTABLE; YA SEA DE UNA AMPLIACIÓN O UNA NUEVA PLANTA.
 SE DEBE INCLUIR LAS PRUEBAS DE LABORATORIO BATCH Y PLANTA PILOTO;
LÓGICAMENTE DE ACUERDO A LOS RESULTADOS OBTENIDOS EN LAS PRUEBAS
ANTERIORES.
 LAS PRUEBAS DEBEN INCLUIR; TRITURACION, CLASIFICACIÓN, MOLIENDA, PRE
CONCENTRACIÓN O CONCENTRACION GRAVIMÉTRICA (MEDIOS DENSOS,JIG,
ESPIRALES, MEZAS GRAVIMÉTRICAS, ETC.),
 ACONDICIONAMIENTO, FLOTACION ESPESAMIENTO, FILTRACION, BOMBEO,
MUESTREO, DISPOSICIÓN DE RELAVES, TRATAMIENTO DE AGUAS, PRUEBAS DE
CONTROL DE MEDIO AMBIENTE, ETC06/12/2010 11
 DE ACUERDO A LOS RESULTADOS DE LAS PRUEBAS SE ELABORA EL FLOW
SHEET PRELIMINAR.
 ES MUY IMPORTANTE LA EXPERIENCIA; TRATAMIENTO DE MINERALES SIMILARES,
PLANTAS CON MINERALES SIMILARES.
 LA INTERPRETACION DE LOS REPORTES EN BASE AL PROGRAMA DE PRUEBAS DE
BATCH Y PILOTO DESARROLLADAS PERMITIRA:.
 DISEÑO DEL FLOW SHEET Y SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS
 BALANCE DE MATERIALES
 SELECCIÓN DEL TAMAÑO DE EQUIPOS BASADO EN EL
TONELAJE DE TRATAMIENTO
18

19. ELECCIÓN DE ALTERNATIVAS :
19

20. 20

21. COMO SE DEFINE Y DISEÑA UN FLUJOGRAMA ?
CONSIDERACIONES PARA ELABORAR SU PROYECTO
Se necesitan varios pasos y etapas:
 Conocer la mineralogía de la mena
 Definir que se desea hacer con la mena
 Realizar pruebas metalúrgicas de laboratorio
 Comprobar resultados a escala piloto
 Simular comportamiento en base a modelos
 Dimensionar equipos
 Considerar condiciones locales de aplicación
21

22. INTERPRETACIÓN DE FLUJO GRAMAS
 Definición
Un flujo grama es una representación esquemática de un proceso
empleando símbolos y esquemas de fácil interpretación.
 Usos
Se emplea un flujo grama para explicar cómo se combinan diferentes
operaciones unitarias en el procesamiento de una mena y hacer
seguimiento al origen y destino de los diferentes productos.
 Símbolos
Máquinas : se representan por símbolos o dibujos
Flujos : se representan por líneas y flechas indicando origen y
destino de los productos
 Tipos
De bloques, de detalles, ideográficos
Esquemas: También hay varios tipos, a saber. Taquigráficos, Layout
22

23. Describe secuencia
de operaciones
unitarias
Interpretación simple
Flujograma
de
Bloques
23

24. Flujograma de semi detalle para tratamiento simple de
pre concentración: Mena de hierro
24

25. Flujo grama de semi detalle para la : Obtención pelets
endurecidos de hierro
Interpretación
cuidadosa
25

26. FLUJOGRAMA DE DETALLE MINERA SAN CRISTOBAL
FLOW SHEET
26

27. EJEMPLO EN MET 4368
27

28. ESQUEMA IDEOGRAFICO POR SECCIONES
28

29. Sistemas con
Esquemas
taquigráficos
29

30. LAYOUT : ESQUEMA DE DISPOSICION
 La palabra Layout sirve para hacer referencia al
esquema que será utilizado y cómo están distribuidos los
elementos y formas dentro de un diseño. Es un vocablo del
idioma inglés, y no existe o no forma parte del texto del
diccionario de la Real Academia Española, sin embargo se
traduce como "disposión, plan o diseño".
 La distribución en planta (layout en inglés) es la mejora más
importante que se puede hacer en una fábrica mediante el
cambio físico de la planta, ya sea para una fábrica existente o
todavía en planos, y se refiere a la óptima disposición de las
máquinas, los equipos y los departamentos de servicio
 El layout es una pieza fundamental en la planificación de la
cadena de suministro. Su correcto diseño permitirá, entre
otras ventajas, un flujo ordenado y eficiente de productos,
equipos y personas
30

31. 31
LAYOUT

32. PODEMOS TRANSFORMAR EN UN DIAGRAMA SIMPLE DE
BLOQUES DE OPERACIONES UNITARIAS EL FLUJOGRAMA
DE DETALLE DE SAN CRISTOBAL?
Trituración
Stok Pile
Molienda SAG
Molino s de bolas c .c.
Flotación (2 circuitos)
Espesamiento y filtrado
K de zinc K de Plomo
32

33. PROYECTO DE APLICACION
Como examen final de MET 4368 elaboraran un proyecto de diseño
y dimensionamiento de una planta de procesamiento de minerales
que conste de:
 Breve descripción de caracterización de la mena
 Plan de investigación en laboratorio y selección del proceso de
tratamiento y sus objetivos
 Proposición de la capacidad de tratamiento
 Diagrama de bloques
 Diagrama de detalle
 Dimensionamiento de los equipos
 Estimación de demanda de agua y energía para la planta
 Conclusiones
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34. EJEMPLO DE DISEÑO DEL FLUJOGRAMA
 Descripción y caracterización de la mena:
 Tipo de muestra: Carga de mina para ingenio
 Mena de Estaño
 Microscopia : Casiterita gruesa del tipo sajón
 Predominando el habito piramidal y maclado,
 Asociaciones de la casiterita con óxidos de hierro, (limonita,
jarosita, hematita) .
 Asociaciones de casiterita con elementos de ganga: buena
proporción de granos asociados con cuarzo, asociación de
tipo sencillo, asociación de enclavadura con turmalina.
 Composición mineralógica:
 Sulfuros: pirita, pirrotina, calcopirita, estanina (asociaciones
bajas)
 Oxidos: Limonita, jarosita , hematita, casiterita
 Silicatos: cuarzo, turmalina pizarras,
34

35. PLAN DE EXPERIMENTACION EN LABORATORIO
Suponga que Ud. estaba encargado de planificar, y ejecutar la
experimentación de laboratorio antes de diseñar el flujograma
de detalle sobre el cual dimensionara los equipos de
tratamiento.
Entonces elabore el diagrama experimental que se debe
ejecutar en laboratorio después de recibir la muestra
representativa , dependiendo de la descripción del mineral
que haya elegido para su proyecto
35

36. FLUJOGRAMA EXPERIMENTAL
36

37. RESULTADOS
EXPERIMENTALES
Producto Peso, g % Peso Ley, % Sn Unidades % Dist. Sn
(-)28#
+48# 18.26 0.38 7.017 15.44
(-)48#
+100# 25.58 0.48 12.253 26.96
(-)100#
+200# 28.91 0.42 12.257 26.97
(-)200# 27.25 0.51 13.914 30.62
Alimentaci
ón 100.00 0.45 45.442 100.00
2. Preconcentración en JIG, fracción -28# +48#
Producto Peso, g % P. Etapa % P. Total Ley, % Sn Unidades % D. Etapa % D. Total
PK - 1 22.38 4.09 0.85 3.474 49.50 7.64
Cola 1 77.62 14.17 0.25 3.543 50.50 7.80
Cabeza
calcul. 100.00 18.26 0.38 7.017 100.00 15.44
3. Preconcentración en ESPIRAL 1, fracción -48#
+100#
Producto Peso, g % P. Etapa % P. Total Ley, % Sn Unidades % D. Etapa % D. Total
PK - 2 28.43 7.27 0.98 7.127 58.16 15.68
Cola 2 71.57 18.31 0.28 5.126 41.84 11.28
Cabeza
calcul. 100.00 25.58 0.48 12.253 100.00 26.96
37

38. DISEÑO DE FLUJOGRAMAS
Elaboraran los flujogramas de bloques y de
detalle
Para adquirir las competencias diversificadas en esta etapa,
construirán los diagramas usando el Modsim y otras formas de
traficación como Matlab, Visio, o mosaico de imágenes de
viñetas
38

39. DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS
Tomando en cuenta la capacidad de tratamiento prefijada para su
proyecto, procederán a dimensionar los equipos conforme a su
flujograma de detalle incluyendo instalaciones auxiliares como
buzones, stoks pile, feeders etc.
Para ello utilizaran el método de cálculo que consideren mas
adecuado y luego seleccionarán el equipo que recomienden adquirir
e instalar en el proyecto, para ello determinaran la demanda de
potencia y calcularan cuanta energía y agua se requerirá para su
proyecto.
Evaluación:
Avance del proyecto hasta la propuesta de flujogramas (primer
examen parcial
Dimensionamiento de buzones, unidades de transporte correas) y
circuito de trituración ( segundo examen parcial)
Presentación del proyecto final completo : Examen final
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40. 40