DUREZA E INDICE DE MOLTURABILIDAD
Presentado por: LAURA CAÑAS JESSICA MARLENA RODRIGUEZ PEREZ JULIAN ANDRES VILLABONA
Presentado a: ING. JULIO E. PEDRAZA
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIERIA METALURGICA Y CIENCIA DE MATERIALES BUCARAMANGA 2009
DETERMINACION DE DUREZA QUE ES LA DUREZA La dureza es la resistencia que ofrece la superficie lisa de un mineral frente a su deterioro por medios mecánicos, es decir, la resistencia al pulido, rayado, perforado, etc. El término dureza hace referencia a la función de la estructura cristalina de la superficie y del tipo de enlaces químicos presentes.
MÉTODOS DE DETERMINACIÓN DE DUREZA: Para la determinación de la dureza, Mohs creó la escala de dureza que todavía se utiliza como la escala de Mohs de dureza de los minerales.
ESCALA DE MOHS DUREZA DE LOS MINERALES Dureza
Mineral
Equivalente diario
10
Diamante
diamante sintético
9
Corindón
rubí
8
Topacio
papel abrasivo
7
Cuarzo
cuchillo de acero
6
Ortoclasa/Feldespato
cortaplumas
5
Apatito
vidrio
4
Fluorita
clavo de hierro
3
Calcita
moneda de bronce
2
Yeso
uña del dedo
1
Talco
polvos de talco
La escala va desde 1 hasta 10. El diamante se encuentra en lo más alto de la escala, con una dureza de 10, El talco es el más blando, con una dureza de 1.
PROCEDIMIENTO:
1. Pueden utilizarse minerales con dureza conocida para determinar la dureza de cualquier otro mineral. Un mineral de una cierta dureza rallará a otro mineral de dureza inferior. Esta prueba puede hacerse con la uña del dedo (2), la cual puede rallar un mineral de talco (1), o con un vidrio roto (5) puede rallarse un mineral de calcita (3) o fluorita (4). 2. Para aplicar la escala de dureza, debe intentarse rallar la superficie de una muestra del mineral desconocido con una muestra de un mineral de dureza conocida que se encuentra en la escala (estas son muestras conocidas). Si la muestra desconocida no se puede rallar con un trozo de calcita (3) pero si que se puede rallar con un trozo de fluorita (4), entonces su dureza esta entre 3 y 4. Un ejemplo de minerales con una dureza entre 3 y 4 son barita, celestina y cerusita (3 a 3.5). Se podría utilizar este test para distinguir entre calcita y barita o barita y fluorita. Es recomendable tener cierto cuidado con los minerales a ensayar, pues en ellos pueden dañarse su aspecto y perder valor si no son rallados con propiedad.
OTRAS FORMAS DE MEDIR LA DUREZA DURÓMETRO Un durómetro es un aparato que mide la dureza de los materiales, existiendo varios procedimientos para efectuar esta medición. Los más utilizados son los de Rockwell, Brinell, Vickers y Microvickers. Se aplica una fuerza normalizada sobre un elemento penetrador, también normalizado, que produce una huella sobre el material. En función del grado de profundidad o tamaño de la huella, obtendremos la dureza. Dentro de cada uno de estos procedimientos, hay diversas combinaciones de cargas y penetradores, que se utilizarán dependiendo de la muestra a ensayar.
INFLUENCIA DE LA CARACTERÍSTICA: La dureza de un mineral proporciona la información necesaria para el diseño de equipos de conminución.
La dureza viene determinada por la observación de la facilidad o dificultad relativa con la que un mineral es rayado por otro o por una lima punta de acero. Muchos minerales se alteran frecuentemente en su superficie, pasando a materiales que son mucho más blandos que el mineral original, razón por la cual, deberá emplearse entonces una superficie fresca del ejemplar en estudio. La naturaleza física de un mineral puede evitar muchas veces una determinación correcta de su dureza, ya que si un mineral es pulverulento, granular o astilloso, puede romperse y quedar aparentemente rayado por un mineral mucho mas blando que el mismo.
INDICE DE MOLTURABILIDAD Es una medida del índice de molienda del material en un molino particular que satisface una especificación dada en una unidad de tiempo de molienda, por ejemplo toneladas/hora, a través de una malla 200. El principal propósito del estudio de la molturabilidad consiste en evaluar el tamaño y el tipo del molino que se requiere para producir un tonelaje específico, y las necesidades de energía para la molienda, sin hacer referencia alguna respecto a la distribución del tamaño del producto, sino al índice de trabajo.
MÉTODOS INDIRECTOS DE DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE BOND: Método anaconda: Este procedimiento no requiere de un mineral de referencia cada vez que el test es llevado a cabo. Para esto, se utiliza un molino de bolas calibrado con diferentes muestras índices de trabajo los cuales son conocidos a priori o por el método standard de Bond. El procedimiento de este método se basa en el que es que el Wi de la prueba standard es directamente proporcional al índice de trabajo de la prueba batch Wi' ya que ambos miden la dureza del mineral. Wi a Wi' Wi = K * Wi' Donde:
K es una constante de proporcionalidad, además: Wi' = W//(10//p80 - 10//f80) W sería la energía que consumiría el molino durante la prueba batch, que sería constante si esta prueba se realiza siempre en un mismo tiempo y con el molino a condiciones constantes.
P80 y F80, corresponderían al producto y alimento de la prueba batch. De las dos últimas ecuaciones se obtiene: Wi = A *(1//p80 - 1//f80)^-1 Donde: A = K*W/10
Método Berry y bruce: Compara las distribuciones granulométricas de alimentación fresca y producto final de dos muestras distintas usando una muestra de referencia y muestra test, molidas bajo idénticas condiciones operacionales en un molino standard de laboratorio. La muestra de referencia corresponde a un material seleccionado, cuyo Wi es conocido; mientras que la muestra-test corresponde a aquella cuyo Wi se requiere estimar. El test de molienda se efectúa en cantidades idénticas de material sólido en ambos casos y bajo las mismas condiciones operacionales (% de sólidos, carga de bolas, rpm del molino, tiempo de molienda, etc.), la cantidad de energía consumida al moler la muestra test será aproximadamente igual a aquella utilizada en moler la muestra de referencia. Así, utilizando la expresión general de Bond, podemos escribir la siguiente relación:
[Wi*(10//p80-10//f80)]t = [Wi*(10//p80-10//f80)]r Los subíndices t y r se refieren a la muestra-test y muestra de referencia respectivamente. La mayor restricción del método de Berry y Bruce consiste en la imposibilidad física de comenzar el test con la misma distribución granulométrica inicial en la muestratest y la muestra de referencia.
MÉTODOS PARA HALLAR LA CARACTERÍSTICA: Método estándar de bond: El ensayo del índice de Bond es una herramienta que permite la posibilidad de establecer el consumo de energía durante el proceso. Aparatos y materiales: •
Molino de bolas de Bond con las características siguientes:
Longitud 12 pulg. Diámetro 12 pulg. Puerta 4 pulg.*8 pulg. con esquinas redondeadas y revestimiento liso. Velocidad 70 rpm; una carga de 285 bolas de acero distribuidas. •
Pulverizadora de disco marca BICO
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Ro-Tap.
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Balanza analítica.
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Tamices No. 6,7,8,10,16,30,50,100,170,200,325.
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Recipiente metálico de 1O00cc. de capacidad.
Para los cálculos prácticos, el 80% del tamaño en micras que pase por una abertura se selecciona como criterio de tamaño de partícula. El diámetro en micras por donde pasa el 80% del producto se designa como P, el tamaño por donde pasa el 80% de la alimentación se designa como F y el trabajo consumido en Kilowatt hora por tonelada corta es W. El índice de trabajo se calcula en forma experimental basándose en ensayos de trituración y molienda efectuados en el laboratorio, o a través de operaciones de molienda comerciales.
Donde:
W: Potencia requerida en Kwh/Ton corta. Wi: Factor que representa al índice de trabajo P y F: Tamaño de la partícula del producto y la alimentación respectivamente. Los cuales 80% pasan determinando tamiz en micras. Donde Wi es el Índice de trabajo ó trabajo requerido para reducir una unidad de peso desde un tamaño teóricamente infinito a un producto que pase 80% 100 micrones. El wi se calcula experimentalmente en el laboratorio utilizando el molino de Bolas y la ecuación empírica revisada de Bond:
Donde:
W = factor de corrección, Kwh/Tonelada corta. Pi = es la abertura del tamiz de referencia. GBP = Molturabilidad de material en el molino de bolas, gr. Netos/revolución, que pasa tamiz de referencia. Estos resultados son válidos para molinos de circuito cerrado vía húmeda. Para molino de circuito cerrado vía seca debe multiplicarse por 1.333 el resultado por vía húmeda.
Método de Anaconda 1.
Preparar una muestra de mineral de alimentación bajo malla 6.
2. Moler 1000g. de material de alimentación por periodos de 250, 350 y 700 revoluciones a objeto de determinar los respectivos valores de F80 y P80. 3. Analizar la alimentación y descarga al molino, usando una serie de tamices Tyler. 4. Una vez obtenido los datos de F80 y P80 deben ser reemplazados en la ecuación obtenida al determinar la constante de calibración.
Método de Berry y Bruce: 1.
Se toma una muestra representativa de 10 Kg.
2.
Se tritura la muestra hasta que pase el 100% por la malla 6.
3. Se cuartea la misma y se separa 1000gr. para analizar granulométricamente (obtención del F80). 4. Se muele otros 1000gr. de la muestra test (con Wi desconocido) en el molino de bolas standard, por periodos de 250,350 y 700 revoluciones.
5. La misma cantidad de muestra de referencia se molerá por el mismo tiempo de molienda y bajo condiciones operacionales idénticas a la de la muestratest. 6. Se analizarán granulométricamente la alimentación y descarga del molino en ambos casos la muestra-test y muestra de referencia para determinar los respectivos valores de F80 y P80. 7. Dichos datos se reemplazan en la ecuación, la cual permite estimar el índice de trabajo de la muestra-test en función del índice de trabajo de la muestra de referencia.
INFLUENCIA DE LA CARACTERÍSTICA: El índice de trabajo de Bond determinado en ensayos standard de laboratorio se usa generalmente para el diseño de equipos de molturación, para las necesidades de energía para la molienda pero también tiene gran utilidad para evaluar la eficiencia de una ó diferentes etapas de operación de trituración y molienda comparado los wi obtenidos en laboratorio con los obtenidos de datos de operación de la planta y para comparar la eficiencia de diferentes plantas procesando un mismo material. El principal propósito del estudio de la molturabilidad consiste en evaluar el tamaño y el tipo del molino que se requiere para producir un tonelaje específico, y. Hay tantas variables que afectan la molturabilidad, que este concepto se utiliza como una guía aproximada para determinan el tamaño del molino, sin hacer referencia alguna respecto a la distribución del tamaño del producto, el tipo o el tamaño del molino. Si se supone una ley de energía en particular, entonces, el comportamiento de molienda de varios molinos se expresa como un coeficiente de energía o índice de trabajo. Si el material es muy fino requerirá de un índice de bond bajo, el cual genera una mayor rentabilidad pues necesitara un menor consumo de energía, se podría emplear para la lixiviación por agitación y presión donde la granulometría requerida es fina. Si el índice de bond es mayor requiere un mayor consumo de energía y seria innecesario realizar una molienda, la lixiviación apropiada seria la percolación.
CONCLUSIONES •
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Con el parámetro de determinación del índice de Bond se puede estimar el consumo energético para el posterior dimensionamiento de equipos de conminución necesarios para la planta, además de la eficiencia en las etapas de operación de molienda. Si el índice de Bond es mayor, requiere mayor consumo de energía y sería innecesario realizar una molienda. Proceso adecuado: Lixiviación por percolación. Con el índice de Bond es posible estimar el parámetro predominante en la mena, basados en las referencias de los índices de bond para minerales puros.
BIBLIOGRAFÍA •
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Caracterización de los minerales auríferos de la zona minera de San Pedro frío (Bolívar-Colombia), para la selección de los procesos de extracción. VASQUEZ, C. Pardavé W. Manual de prácticas “Procesamiento de materiales primas y manejo de sólidos particulados”, Universidad Industrial de Santander. mejora de los procesos de beneficio y extracción de minerales auroargentiferos del asentamiento minero de san Pedro Frío, Colombia. Norma D2216-05 Standard Test Methods for Laboratory, Determination of water (moisture) Content of soil and Rock by Mass. •
Norma ASTM D 4972 - 01 (Standard Test Method for pH of soilds)
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http://es.wikipedia.org/wiki/Dur%C3%B3metro
