Folleto de Prácticas 2015

Instituto Tecnolgico de Costa Rica

Escuela de Ciencia e Ingeniera de los

Materiales

Curso de Laboratorio de Metalurgia Extractiva

Manual para Prcticas de Laboratorio

Ing. Ronald Jimnez Salas

Prctica N 1

Muestreo de Minerales

I. INTRODUCCIN

La etapa de muestreo resulta de suma importancia en el sector minero y extractivo ya que

a partir de ella se obtienen muestras representativas para la evaluacin de los yacimientos y

procesos mineralrgicos y extractivos.

Para el caso de las etapas iniciales del proyecto minero, donde se realiza la valorizacin del

yacimiento, el muestreo se aplica sobre el mineral que se extrae mediante perforacin, para

poderlo analizar y establecer el potencial del yacimiento, en cuanto a leyes y reservas.

El muestreo, en una planta de procesamiento, se realiza cotidianamente, puesto que a partir

de esta informacin se efectan los anlisis que nos permiten establecer los balances de

materiales y corroborar el funcionamiento de la misma. En este proceso las muestras son tomadas

en diferentes puntos de la planta, particularmente donde existe una separacin de flujos, y deben

ser reducidas de tamao, ya que en algunos casos llegan ser hasta de algunas toneladas, para ser

utilizadas en determinar la composicin del mineral mediante anlisis qumico, donde la cantidad

requerida pueden ser de algunos gramos, por supuesto debe mantenerse la representatividad de

la muestra, siendo este uno de los principales requerimientos a la hora de realizar un muestreo.

II. OBJETIVOS

Realizar un muestreo de un mineral de manera de mantener su representatividad

Conocer diferentes tcnicas para muestrear minerales

III. EQUIPOS Y ACCESORIOS

Palas

Chucharas para minerales

Cuarteadores Jones

Superficie lisa

Bolsas plsticas

Marcadores indelebles

IV. PROCEDIMIENTO

A. Muestreo de un mineral mediante el mtodo de cuarteo.

Pesar la muestra suministrada por el profesor. Reportar el dato

Esparcir el mineral sobre una superficie lisa y limpia.

Homogenizar la muestra utilizando las palas y operando con movimientos circulares alrededor del cumulo, de manera que la pala entre recta en la parte inferior y luego depositndola en el punto central del cumulo.

Aplastar el mineral cuidadosamente tratando de formar una torta

Trazar lneas en la parte central de la torta en forma de cruz, procurando que las partes sean lo ms similares posibles.

Tomar dos de las porciones opuestas y deseche el resto.

Pesar las fracciones obtenidas.

Repetir la operacin anterior, alternando las porciones seleccionas, hasta obtener una muestra manejable.

B. Muestreo de un mineral mediante el mtodo con partidor Jones.

Tomar la muestra obtenida y realizar una particin en el cuarteador Jones de manera de continuar reduciendo la muestra hasta obtener muestras para los anlisis respectivos.

Obtener cuatro muestras de 100 g cada una. o Muestra para anlisis qumico o Muestra para anlisis difractomtrico o Muestra para anlisis granulomtrico o Muestra para anlisis mineralgico

Identificar adecuadamente las muestras obtenidas

V. ASPECTOS DE ANALISIS

Con los resultados obtenidos del muestreo proceda a analizar.

Cmo se present la cantidad de material en cada particin, correspondi a 50% en cada caso?

Qu posibles fuentes de error se pudieron cometer en las operaciones? Humanas, de procedimiento o de instrumentacin?

Son aceptables los resultados obtenidos?

Cules son las variables a controlar para obtener una adecuada representatividad de las muestras?

Si la muestra fuera de dos toneladas como realizara el muestreo?

VI. RESULTADOS Tabla N1. Resultados de Muestreo de mineral

Nmero

de

particin

Peso Comentarios

VII. BIBLIOGRAFIA

Wills, B. (1987). Tecnologa de procesamiento de minerales: tratamiento y recuperacin de minerales. Mxico: Limusa.

Abad, A. & Sevin, L. (1987). Introduccin al muestreo. Mxico: Limusa. Cochran, W. (1974). Tcnicas de Muestreo. Mxico: Continental.

Prctica N 2

Caracterizacin de minerales

I. INTRODUCCIN

La caracterizacin del mineral de un yacimiento, tambin minerales que se requieren

procesar, es una etapa fundamental dentro del procesamiento de minerales. Esta operacin, no

solamente se realiza como etapa previa a la ejecucin de un proyecto minero, sino que tambin

puede requerirse durante la ejecucin del mismo. Consiste esencialmente en saber lo que hay,

cunto hay de cada especie; el grado de asociacin del mineral de inters con otros minerales,

posibles minerales secundarios de inters, etc. Ahora para identificar los minerales se pueden

utilizar diversas tcnicas, que en vez de ser absolutas son complementarias, lo que permite

completar la informacin referente al yacimiento y/o a la mena.

II. OBJETIVO

Conocer la importancia de la caracterizacin en el procesamiento de minerales.

Conocer algunas tcnicas empleadas para caracterizar minerales.

Caracterizar un mineral por medio de inspeccin ptica con estereoscopia y microscopia electrnica.

Caracterizar un mineral por medio de difraccin de rayos X.


Microscopio estereoscpico

Microscopio electrnico de barrido

Difractmetro de Rayos X

Pinzas

Vidrios de reloj

IV. PROCEDIMIENTO

A- Anlisis ptico de un mineral

Del anlisis granulomtrico realizado en la prctica N1 Muestreo de minerales tome cada una de fracciones granulomtricas y colquelas en un vidrio reloj.

De los minerales observados, con ayuda del estereoscopio en su ms bajo aumento (si se requieren ms aumentos, ajuste el equipo hasta un grado en que se puedan observar adecuadamente), anote algunas caractersticas fsicas que los distinga como: color, brillo, transparencia, lustre, forma de la partcula, crucero, etc.

Trate de observar el porcentaje aproximado en que se encuentra cada uno de los componentes del mismo (el porcentaje debe ser aproximado a un valor de 10% o sea menos de 10, entre 10 y 20 y as sucesivamente).

Registre los resultados

B. Anlisis por microscopia electrnica

Extraiga cuidadosamente algunos partculas de los minerales observados, adhiralos sobre una cinta conductora para poder ser observadas, por microscopia electrnica.

Dado que la mayora de los minerales tienen poca conductividad elctrica podra ser necesario realizarles un recubrimiento de oro, mediante el sputtering para su mejor observacin.

Anote las observaciones como caractersticas de forma de las partculas y obtenga un registro fotogrfico de cada partcula.

A cada uno de los minerales realceles una inspeccin mediante el EDX, para determinar su composicin qumica.

C. Anlisis difractomtrico de un mineral

Tome la muestra selecciona para anlisis difractomtrico en la prctica N1 Muestreo de minerales trate de concentrar manualmente las especies presentes, para obtener seales interpretables.

Reduzca de tamao la muestra utilizando un molino de discos cermicos (debe estar muy limpio para no contaminar la muestra) hasta que el 100% de la muestra est a menos malla 100.

Coloque la muestra en un porta probetas adecuado para el anlisis difractomtrico, puede ser que la cantidad de mineral sea mayor que el porta muestra y por lo tanto, requerir de aplicar tcnicas de muestreo para obtener la cantidad deseada, manteniendo su representatividad de la misma.

Corra el difractograma desde el ngulo 2 hasta el 100. Con los parmetro operativos que le indique la asistente de laboratorio.

Extraiga la informacin del difractograma contemplando el Angulo donde difract e intensidad de pico.

Pasar los valores de ngulos a distancias interplanares. Mediante estas distancias inicie la bsqueda, en los libros de consulta, y as conocer cualitativamente que componentes estn presentes.

V. ASPECTOS A ANALIZAR

Con los resultados obtenidos proceda a analizar:

Las propiedades distintivas de los diferentes minerales analizados

Las informaciones que se pueden obtener de las diferentes tcnicas de caracterizacin utilizadas.

La importancia de realizar la caracterizacin con diferentes tcnicas.

La integracin de las informaciones con el objetivo de determinar la identificacin plena de los minerales analizados.

Las posibles fuentes de error que se pudo cometer en la caracterizacin del mineral analizado.

VI. RESULTADOS

Tabla 1. Anlisis estereoscpico

N

muestra

Propiedades

Color Brillo Dureza Clivaje Color

raya

Estructura Exfoliacin Cristalinidad Otro

Tabla 2. Anlisis difractomtrico

N Muestra: ______________

Angulo d I Compuestos posibles Comentarios

Tabla 3. Anlisis de microscopia electrnica

N Muestra: ______________

Composicin qumica Foto

VII. CALCULOS Y DETERMINACIONES

Determinar aproximadamente la cantidad presente de cada mineral.

Determinar la composicin del mineral analizado.

VIII. BIBLIOGRAFIA

Picot, P. (1982). Atlas of ore minerals. Netherlands: Elsevier. [Atlas 549 P596a]

Hurlbut, C. (1974). Manual de mineraloga de Dana (2 ed.). Barcelona: Editorial Reverte. [549 H965m2]

Diaz Maurio, C. (1976). Iniciacin prctica de mineraloga. Madrid: ALHAMBRA. [549 D542i]

Wade, F. (1976). Elementos de cristalografia y mineraloga. Barcelona: Omega. [549.18 W119e]

JCPDS. (1974). Powder diffraction file. Philadelphia, USA. Wills, B. Tecnologia de procesamiento de minerales de minas y recuperacin de

minerales. Mxico: Limusa. [669.042 W755t]

Prctica N 3

Anlisis Granulomtrico de Muestras Minerales

I. INTRODUCCIN

La determinacin del tamao de las partculas, que constituyen un cmulo de mineral, es

de mucha importancia en el procesamiento de minerales, ya que es una informacin requerida en

muchas aplicaciones importantes. En primer lugar y quizs una de las ms importantes, es que el

tamao de una partcula mineral se relaciona con la liberacin del mineral de inters con respecto

a la ganga que lo contiene, por lo tanto se debe determinar a qu tamao las partculas estn libres

o al menos expuestas, o a qu tamao los procesos lixiviantes ocurren en tiempos econmicamente

aceptables.

Por otro lado en la mayora de las operaciones que se aplican para reducir de tamao los

minerales, trituracin y molienda, es importante controlar el tamao logrado para mejorar la

eficiencia del sistema, o como garanta de un tamao de suministro, como en el caso de los

agregados de la industria de la construccin.

Dado que el tamao de las partculas es muy difcil realizarlo por partcula individual se

puede efectuar mediante rangos de tamao, a travs de cribas estandarizadas, y se representa

mediante curvas sean donde se presentan informaciones sobre tamaos acumulativos o

distribuciones estadsticas.

II. OBJETIVO

Realizar un anlisis gravimtrico de un mineral.

Realizar diferentes curvas de distribucin

Establecer en las curvas de distribucin acumulada, los tamaos de criba que representan el 25%, 50%, 75% y 80% pasante


Chucharas para minerales

Serie de cribas (USA Standars Sieve Series)

Brocha

Agitador de cribas

Bolsas plsticas

Marcadores indelebles

IV. PROCEDIMIENTO

A. Inicio del anlisis granulomtrico

Seleccionar las cribas a utilizar dependiendo del tamao de mineral.

Tabla 1. Tamaos de Cribas

N Criba Tamao (mm)

N Criba Tamao (mm)

N Criba Tamao (m)

N Criba Tamao (m)

3 76,20 12,70 20 850 140 106

2 63,50 9,50 30 600 200 75

1 38,10 6,35 40 425 270 53

1 31.75 3/16 4,76 50 300 325 45

1 25,40 6 3,36 70 212

19,05 12 1,70 100 150

Limpiar las cribas con la ayuda de las brochas, tratando de no forzarlas o deformarlas.

Colocar las cribas en el sacudidor en forma descendente, o sea, de la de mayor tamao en la parte superior a la de menor tamao en la parte inferior, no olvidar la charola inferior.

B. Realizacin de la prueba

1. Verter el mineral en la criba superior, colocando la cubierta para evitar la prdida de material.

2. Asegurar adecuadamente las cribas mediante los sistemas de fijacin. 3. Encender el sacudidor y djelo cribando por unos 15 minutos a una velocidad media. 4. Retirar cuidadosamente los productos de cada criba; colocar sobre un papel limpio (tarado

previamente en la balanza), ayudado con la brocha. No forzar las partculas que han quedado atrapadas en la criba.

5. Pesar y anotar el resultado 6. Colocar el producto en bolsas identificadas adecuadamente. 7. Finalizacin de la prueba

8. Limpiar las cribas con la ayuda de las brochas y el aire comprimido, tratando de no forzarlas

o deformarlas. 9. Colocar las cribas en su sitio de almacenamiento.



Forma de las curvas. Con respecto a la distribucin de tamao que tipo de mineral es?

Qu informaciones importantes se obtienen de la prueba?

Qu posibles fuentes de error se pudieron cometer en las operaciones? Humanas, de procedimiento o de instrumentacin?

Son aceptables los resultados obtenidos?

Cules son las variables a controlar para obtener un adecuado anlisis granulomtrico?

VI. RESULTADOS

Tabla 1. Anlisis granulomtrico

N de Criba Tamao de criba Peso Peso acumulado


Determinar el peso acumulativo retenido.

Graficar el porcentaje retenido en cada malla con respecto al tamao de la criba para obtener curva de distribucin de tamao.

Graficar el porcentaje retenido acumulado en cada criba con respecto al tamao de la criba para obtener el grafico de frecuencia en escala lineal

Graficar el porcentaje retenido acumulado con respecto al tamao de la criba para obtener el grafico de acumulado retenido en escala semi logartmica.

Determinar en la grfica acumulada retenido el tamao que representa el 25%, 50%, 75% y 80% del mineral.

VIII. BIBLIOGRAFIA

Kelly, E.; Spottiswood, (1990). Introduccin al procesamiento de minerales. Mxico. Editorial Limusa,


Austin, L, Concha, F. (1994) Diseo y Simulacin de Circuitos de Molienda y Clasificacin. Chile: CYTED

Society of Minning Engineers (1985). SME Mineral processing handbook. New York: Society of Mining Engineers.

Prctica N 4

Determinacin del ndice de Trabajo en Operaciones de

Conminucin

I. INTRODUCCIN

Los procesos utilizados en la reduccin de los minerales con el objetivo de liberar o al menos

exponer el mineral de inters de la ganga que lo contiene, resultan de las operaciones ms costosas

dentro del procesamiento de minerales.

Por otro lado la seleccin de proceso de reduccin de tamao ms adecuado, que garantice

la mayor eficiencia, no resulta fcil, ya que los minerales van a ofrecer mayor o menor resistencia

a ser fragmentados segn la naturaleza qumica de estos, grado de asociacin con la ganga, entre

otros aspectos.

Por lo tanto resulta fundamental establecer cul es el requerimiento de energa que se

necesita para reducir un mineral desde un tamao a otro y as determinar el equipamiento

necesario para una operacin determinada. El parmetro fundamental que se utiliza para dicha

determinacin el ndice de trabajo (Wi), tambin conocido como ndice de Bond, el cual es un valor

propio del mineral a tratar, ya que como se dijo, hay muchos factores geolgicos y mineralgicos

que pueden incidir sobre l.

II. OBJETIVOS

Determinacin del ndice de trabajo de un mineral seleccionado.

Conocer el mecanismo de operacin de una trituradora de mandbulas

Realizar las curvas granulomtricas para alimentacin y producto

III. EQUIPOS y ACCESORIOS

Juego de cribas

Ampermetro de gancho

Cronmetros

Palas arenadoras

Recipientes de plstico

Cepillos

Tacmetro IV. PROCEDIMIENTO

A. Recepcin de la muestra

Seleccionar la muestra del mineral a analizar

Si es necesario, adecuar la muestra a las condiciones de la prueba

Homogenizar la muestra y si es necesario muestree hasta obtener una cantidad adecuada para realizar el anlisis granulomtrico de entrada.

Colocar en cubetas manejables para alimentar la trituradora

B. Anlisis granulomtrico de material de entrada


Tabla 1. Tamaos de Cribas

N Criba Tamao

(mm)

N Criba Tamao

(mm)

N Criba Tamao

(m)

N Criba Tamao

(m)

3 76,20 12,70 20 850 140 106

2 63,50 9,50 30 600 200 75

1 38,10 6,35 40 425 270 53

1 31.75 3/16 4,76 50 300 325 45

1 25,40 6 3,36 70 212

19,05 12 1,70 100 150


Colocar las cribas en el sacudidor en forma descendente, o sea de la de mayor tamao en la parte superior a la de menor tamao en la parte inferior, no olvidar la charola inferior.

Colocar la muestrea de mineral en cada una de las cribas verificando si pasa o no.

Pesar la cantidad retenida en cada criba

C. Trituracin en una quebradora de quijadas

Arrancar la trituradora y tomar los datos de amperaje y voltaje en vaco (sin alimentacin), nmero de revoluciones del volante.

Alimentar el material a la trituradora en forma continua evitando una sobrecarga de la misma.

Tomar el tiempo de trituracin (tiempo transcurrido desde el momento que se alimenta la primera porcin hasta que la trituradora descarga la ltima porcin.

Durante ese tiempo tomar lecturas, el mayor nmero posible, del amperaje demandado por el motor de la trituradora.

Apagar la trituradora y recuperar el material triturado.

Homogenizar la muestra y dividirla por cuarteo en cantidades manejables.

Una parte de la muestra obtenida se utilizar para determinar la granulometra de descarga.

D. Anlisis granulomtrico de material de salida



Colocar las cribas en el sacudidor en forma descendente, o sea de la de mayor tamao en la parte superior a la de menor tamao en la parte inferior, no olvidar la charola inferior.

Determinar la granulometra de la muestra empleando las cribas correspondientes ; pesando cada fraccin acumulada en cada criba y anotando tambin la abertura de la criba empleada (tabla N 1)



Forma de la curva de mineral de entrada y de salida

El valor obtenido de Wi es representativo de un mineral duro o suave.

Como coincide el valor de Wi obtenido con un valor terico de un mineral similar, es posible compararlos?

Aspectos operativos que pudiesen haber afectado los resultados del ensayo

Fuentes de error que se pudieron presentar.

VI. RESULTADOS

Tabla 2. Resultados de anlisis granulomtricos de alimentacin y descarga

Tamao (m) Peso

(g)

Peso

(%)

Peso retenido

acumulado

(%)

Tamao (m) Peso

(g)

Peso

(%)

Peso retenido

acumulado

(%)

F= Micras P= Micras

DATOS DE LA MAQUINA

Peso del material a triturar _____________________________________________

Fases _______________________ Amperaje en vaco ________________ Voltaje _________

Promedio de amperaje con carga _______

Tiempo de trituracin __________________

Tabla 3. Amperajes de la trituradora con carga


Determinar los porcentajes en peso y los acumulativos retenidos de ambos anlisis granulomtricos.

Graficar en papel milimtrico la abertura de las cribas contra el porcentaje acumulativo pasante a fin de determinar los valores de F (80% retenido de la alimentacin) y P (80% retenido del producto) en las curvas del mineral de entrada y salida.

Con los datos obtenidos anteriormente, as como con los datos de amperaje, peso de material alimentado y tiempo de trituracin se calcula el ndice de trabajo para trituracin:

o Energa de la trituradora

=

1000

donde:

A0 = Amperaje en vaco

A1 = Amperaje con carga (Promedio de los valores determinados)

A = A1-A0

V = voltaje

F = # de fases de la trituradora

Relacin de trituracin

=

donde:

RT = relacin de trituracin

F = 80% retenido de la alimentacin (m)

P = 80% retenido del producto (m)

o Capacidad de la trituradora

= ()

()

o Consumo de energa para trituracin

= ()

(/)

o ndice de trabajo

= (

1

) (

100)

VIII. BIBLIOGRAFIA

Kelly, Errol. G. (1990) Introduccin al procesamiento de minerales. Mxico. Editorial Limusa,


Austin, L, Concha, F. (1994) Diseo y Simulacin de Circuitos de Molienda y Clasificacin. Chile: CYTED

-- (1985). SME. Mineral processing handbook. New York: Society of Mining Engineers.

Prctica N 5

Determinacin del rea unitaria de sedimentacin por el

mtodo de Kynch

I. INTRODUCCIN

Las operaciones de separacin slido-lquido corresponden a una de las ltimas etapas de

los procesos mineralrgicos; en particular las operaciones de sedimentacin son de mucha

importancia ya que, en conjunto con la filtracin, se preparan los minerales para el transporte de

los concentrados a las plantas de extraccin del mineral. Por otro lado, dentro de la planta tambin

son utilizados para ajustar la concentracin de slidos para ser utilizado en alguna operacin donde

el porcentaje de slidos es un aspecto importante en el rendimiento del equipo.

II. OBJETIVOS

Determinar el rea unitaria necesaria para sedimentar un mineral mediante el mtodo de Kynch.

Conocer cmo actan los floculantes en la sedimentacin de minerales.

III. EQUIPOS y ACCESORIOS

2 probetas de vidrio de 1 litro (con tapn)

Un embudo de plstico

Un cronmetro

Floculante

Jeringa de 2 ml

Papel milimtrico

IV. PROCEDIMIENTO

A. Preparacin de la muestra de la muestra

Moler el mineral finamente

Clasificar hasta obtener aproximadamente unos 200 gramos (100% - malla 200).

B. Realizacin de la prueba

Mezclar el mineral con agua hasta obtener unos 2,1 litros de pulpa.

Agregar 1000 cm3 de pulpa en cada una de las probetas de un litro.

Pesar la pulpa y anotar el dato.

Medir en la probeta los cm3/cm cm3/pie y anotar el dato.

Agregar el floculante en la pulpa y homogenizar (seguir las indicaciones de recomendacin del fabricante del floculante)

Inmediatamente de agregado el floculante se inicia el asentamiento por lo que se deben tomar lecturas del volumen, marcado por la interface slido - lquido, a intervalos cortos de tiempo (aproximadamente 30 segundo al inicio hasta los 5 minutos y luego cada 5 minutos hasta los 150 minutos).

La ltima lectura deber ser tomada a las 24 horas de iniciada la prueba

Realizar las operaciones anteriores con la otra porcin de la muestra preparada; solo que en este caso sin agregar floculante.

Recuperar, secar y pesar los slidos contenidos en la pulpa para cada una de las dos probetas

V. ASPECTOS A ANALIZAR Con los resultados obtenidos proceda a analizar:

Las zonas de asentamiento observadas segn el esquema de Kynch.

Los valores de rea obtenidos con floculante y sin floculante.

La zona de clarificacin en la muestra con floculante y sin floculante.

Interpretacin del valor obtenido en el clculo de rea unitaria.

VI. RESULTADOS

Reactivos

Tipo _______________________________ Cantidad _____________

Datos de prueba

Peso de la probeta ____________ Peso probeta + pulpa ____________

Peso de slidos _______________ Volumen de pulpa ______________

cm3 / cm de probeta __________ % de slidos ________________

Tabla 1. Volumen de asentamiento Vs tiempo

Tiempo Volumen Altura Tiempo Volumen Altura


Determinar el tamao de los flculos segn los ndices de Willcomb.

Grafique volumen contra tiempo para detectar con precisin el punto de inflexin de la curva.

Determine el punto crtico de la inflexin de la curva, extendiendo las lneas horizontal y vertical hasta que se encuentren (Ver figura adjunta).

Trazando una tangente al punto crtico, hasta que intercepte la lnea de volumen a las 24 horas, determine el tiempo unitario.

Determine la concentracin inicial de slidos en la pulpa.

Vagua + Vmineral = Vpulpa

donde Vmineral = Peso mineral / Densidad mineral

Co = Peso mineral / Volumen de agua

Determine el rea unitaria mediante la siguiente ecuacin:

=

00

Au = Tu (pies metros) 2

Co Ho Toneladas por da

Donde: tu: tiempo = minutos / 1440 = das

Ho: Altura inicial de la pulpa en la probeta (metros, pies)

Co: Concentracin inicial de los slidos en la pulpa (Tm / m3 Tc/ ft3))

VIII. BIBLIOGRAFIA

Kelly, Errol. G. (1990) Introduccin al procesamiento de minerales. Mxico. Editorial Limusa,


Austin, L, Concha, F.(1994) Diseo y Simulacin de Circuitos de Molienda y Clasificacin. Chile: CYTED

-- (1985). SME. Mineral processing handbook. New York: Society of MiningEngineers.

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