UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL NORTE FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS GEOLÓGICAS Departamento de Ingeniería Metalúrgica y Minas
INFORME FINAL DE LABORATORIO CONCENTRACIÓN DE MINERALES
Alumnos Williams Alfaro Pérez Sebastián Jara Contreras Profesora Rossina Mena Olivares Asignatura Concentración de Minerales Antofagasta, Chile 15 de diciembre de 2016
Resumen El presente informe presenta las experiencias realizadas en el laboratorio correspondiente a concentración de minerales. Primeramente se estudió el efecto de la granulometría en la flotación. Para esto se realizan pruebas de flotación a minerales de cobre, los cuales son sometidos a distintos tiempos de molienda. El mineral de cobre luego del proceso de conminución es acondicionado con colectores y espumantes. El mineral concentrado es obtenido mediante el rebose de la espuma. Este mineral es llevado a análisis químico y granulométrico de relave y concentrado, obteniendo como mayor porcentaje de recuperación un 96,332% para la muestra con molienda de 15 minutos. En el segundo laboratorio se estudió la cinética de flotación. Para ello el mineral de cobre, luego del proceso de conminución, es acondicionado con colectores, espumantes y modificadores de pH. Con estas variables constantes, se busca realizar una relación algebraica entre el producto que flota en las burbujas y el tiempo de flotación, obteniendo una ecuación de velocidad de flotación. Este comportamiento se ajusta a modelos cinéticos. Se determina que el modelo cinético que mejor se ajusta es de García-Zúñiga de primer orden y el tiempo de residencia correspondiente a 38,20 minutos. En el último laboratorio se estudió el circuito de flotación y el uso de los factores de distribución. Para ello se llevan a cabo a nivel laboratorio, las etapas rougher, cleaner y scavenger; con pH, tiempo de flotación, velocidad de agitación y flujo de aire determinados. Los concentrados y relaves finales son pulverizados para ser llevados posteriormente a análisis químico de cobre total, obteniéndose como recuperación global del circuito un 89,70%
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Resumen El presente informe presenta las experiencias realizadas en el laboratorio correspondiente a concentración de minerales. Primeramente se estudió el efecto de la granulometría en la flotación. Para esto se realizan pruebas de flotación a minerales de cobre, los cuales son sometidos a distintos tiempos de molienda. El mineral de cobre luego del proceso de conminución es acondicionado con colectores y espumantes. El mineral concentrado es obtenido mediante el rebose de la espuma. Este mineral es llevado a análisis químico y granulométrico de relave y concentrado, obteniendo como mayor porcentaje de recuperación un 96,332% para la muestra con molienda de 15 minutos. En el segundo laboratorio se estudió la cinética de flotación. Para ello el mineral de cobre, luego del proceso de conminución, es acondicionado con colectores, espumantes y modificadores de pH. Con estas variables constantes, se busca realizar una relación algebraica entre el producto que flota en las burbujas y el tiempo de flotación, obteniendo una ecuación de velocidad de flotación. Este comportamiento se ajusta a modelos cinéticos. Se determina que el modelo cinético que mejor se ajusta es de García-Zúñiga de primer orden y el tiempo de residencia correspondiente a 38,20 minutos. En el último laboratorio se estudió el circuito de flotación y el uso de los factores de distribución. Para ello se llevan a cabo a nivel laboratorio, las etapas rougher, cleaner y scavenger; con pH, tiempo de flotación, velocidad de agitación y flujo de aire determinados. Los concentrados y relaves finales son pulverizados para ser llevados posteriormente a análisis químico de cobre total, obteniéndose como recuperación global del circuito un 89,70%
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Tabla de Contenidos CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN ................. ............................... ............................ ............................ ............................ ................ 7 1.1 Objetivos ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ................ 7 1.1.1 Objetivo General ........................... ......................................... ........................... ........................... ......................... ........... 7 1.1.2 Objetivos Específicos .......................... ......................................... ............................ ........................... .................. .... 7 1.2 Descripción de la problemática ........................... ......................................... ............................ ...................... ........ 8 1.3 Hipótesis ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ................ 8 CAPÍTULO 2: FUNDAMENTOS TEÓRICOS ........................... ......................................... ........................... ............. 9 2.1 Efecto de la granulometría granu lometría en la flotación ................................ .............................................. ................ 9 2.2 Cinética de flotación ............................ .......................................... ........................... ........................... ......................... ........... 9 2.3 Circuito de flotación y uso de los factores de distribución (Split-Factors) 10 CAPÍTULO 3: PLANTEAMIENTO EXPERIMENTAL............................ ......................................... ............. 11 3.1 Efecto de la granulometría granu lometría en la flotación ................................ ............................................. ............. 11 3.2 Cinética de flotación ......................... ....................................... ............................ ............................ ......................... ........... 12 3.3 Circuito de flotación y uso de los factores de distribución (Split-Factors) 12 CAPÍTULO 4: RESULTADOS, ANÁLISIS DE RESULTADOS Y DISCUSIONES .......................... ........................................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ........................... ............. 14 4.1 Resultados .......................... ........................................ ............................ ............................ ............................ ......................... ........... 14 4.1.1 Efecto de la granulometría g ranulometría en la flotación ............................ ....................................... ........... 14 4.1.2 Cinética de flotación .......................... ........................................ ............................ ............................ .................. .... 15 4.1.3 Circuito de flotación y uso de los factores de distribución (SplitFactors)............. Factors)........................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ .................... ...... 17 4.2 Análisis y discusión de resultados ........................... ......................................... ............................ ................ .. 19 4.2.1 Efecto de la granulometría g ranulometría en la flotación ............................ ....................................... ........... 19 4.2.2 Cinética de flotación .......................... ........................................ ............................ ............................ .................. .... 19 4.2.3 Circuito de flotación y uso de los factores de distribución (SplitFactors)............. Factors)........................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ .................... ...... 20 CAPÍTULO 5: CONCLUSIONES ......................... ....................................... ............................ ............................ .................. .... 21
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5.1 Efecto de la granulometría en la flotación ............................................. 21 5.2 Cinética de flotación .............................................................................. 21 5.3 Circuito de flotación y uso de los factores de distribución (Split-Factors) 22 CAPÍTULO 6: RECOMENDACIÓN ................................................................... 23 CAPÍTULO 7: BIBLIOGRAFÍA ........................................................................... 24 CAPÍTULO 8: ANEXOS ..................................................................................... 25 8.1 Anexo A ................................................................................................. 25 8.2 Anexo B ................................................................................................. 25 8.3 Anexo C ................................................................................................. 26 8.4 Anexo D ................................................................................................. 26 8.5 Anexo E ................................................................................................. 27 8.6 Anexo F ................................................................................................. 27 8.7 Anexo G ................................................................................................. 28 8.8 Anexo H ................................................................................................. 29 8.9 Anexo I .................................................................................................. 29 8.10 Anexo J ................................................................................................. 30
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Índice de tablas y gráficos Tabla 1 Valores de %R, K, RE y %R, para los tres tiempos de molienda. ........ 14 Tabla 2 Valores de tiempos para los criterios de Agar y %R, K, RE y %R, para el tiempo óptimo de molienda. .................................................................... 15 Tabla 3 Valores de masa [t], finos y ley para el circuito de flotación con una alimentación de 5000 [t/h]. ......................................................................... 17 Tabla 4 Valores de %R, K, RE, y %RP, para cada flujo del circuito de flotación y para el circuito global. ................................................................................. 17 Tabla 5 Ley de cobre calculada para cada alimentación y ley de cobre teórica. .................................................................................................................... 25 Tabla 6 Datos obtenidos en el laboratorio ......................................................... 26 Tabla 7 Composición mineralógica del material flotado. .................................. 26 Tabla 8 Ajuste de los modelos cinéticos de Garcia-Zuñiga, Klimpel, Kelsall para mineral útil y Garcia-Zuñiga para mineral ganga. ....................................... 27 Tabla 9 Primer Criterio de Agar. ........................................................................ 27 Tabla 10 Segundo Criterio de Agar. .................................................................. 28 Tabla 11 Tercer Criterio de Agar. ...................................................................... 28 Tabla 12 Comparación %R, K, RE, %RP, para tiempo óptimo y tiempo máximo experimental. .............................................................................................. 28 Tabla 13 Valores obtenidos en el laboratorio. ................................................... 29 Gráfico 1 % -200# v/s % Recuperación ............................................................. 14 Gráfico 2 Porcentaje de recuperación v/s tiempo (min) ..................................... 16 Gráfico 3 Porcentaje de Recuperación para cada flujo y global. ....................... 18 Gráfico 4 Porcentaje bajo 200# v/s Tiempo de molienda ................................. 25 Gráfico 5 Porcentaje de Recuperación v/s Tiempo en minutos, para los modelos cinéticos y porcentaje de recuperación real. ................................ 29
V
Nomenclatura !!
Ley de concentrado
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Masa de concentrado
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Eficiencia de separación
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Ley de cabeza
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Masa de mineral alimentado al proceso
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Condiciones que afectan en la celda de flotación
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Razón de concentración
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Masa de mineral útil
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Recuperación de cobre
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Recuperación de insolubles
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Recuperación de la ganga
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Recuperación de la especie útil
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Razón de enriquecimiento
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Split Factors
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Ley de relave
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Mineral útil, mineral insoluble
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Porcentaje de recuperación
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Porcentaje de recuperación en peso
VI
CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN El presente informe se basa en las experiencias realizadas en el laboratorio de concentración de minerales, las cuales son: efecto de la granulometría en la flotación, cinética de flotación, y circuito de flotación y uso de los factores de distribución (Split-Factors). Primero se darán a conocer los objetivos generales y específicos, para luego explicar en qué consiste cada experiencia mediante los fundamentos teóricos para comprender de mejor manera el tema a tratar. Siguiendo esta línea, se precisa el método experimental para llevar a cabo cada experiencia, exponiendo los resultados arrojados y análisis de cada uno de ellos. Finalmente se concluye acerca de las experiencias, cómo se ve afectado cada proceso y sus variables operacionales.
1.1
Objetivos 1.1.1 Objetivo General Conocer y analizar, mediante experiencias de laboratorio, el efecto de la
granulometría en la flotación, la cinética de flotación, y el circuito de flotación y uso de los factores de distribución.
1.1.2 Objetivos Específicos Analizar el efecto de la granulometría en los procesos de flotación. Evaluar los tiempos de molienda óptimos para la etapa primaria de flotación. Determinar qué modelo cinético se ajusta mejor a los datos experimentales. Determinar el tiempo de residencia o flotación. Analizar el comportamiento del mineral durante la flotación. 7
Determinar y analizar los factores de distribución para un circuito de flotación.
1.2
Descripción de la problemática En los procesos de concentración de minerales se encuentran
involucradas una gran cantidad de variables, las cuales inciden de manera relevante en el proceso. Debido a esto resulta esencial encontrar un equilibrio entre cada una de ellas para lograr así resultados óptimos tanto en ámbitos metalúrgicos como económicos. Tomando en cuenta esto, es necesario estudiar y analizar cada una de estas variables, de manera tal de disponer de las herramientas adecuadas para enfrentar de buena forma los eventuales desafíos que se presenten tanto en faenas mineras o en laboratorios de investigación.
1.3
Hipótesis En el laboratorio correspondiente a efecto de granulometría en la
flotación se espera que las muestras con recuperaciones más altas se obtengan a partir de materiales que hayan sido sometidos a mayores tiempos de molienda, ya que el tiempo debiese beneficiar la liberación de los minerales de interés. Para el laboratorio correspondiente a cinética de flotación, se espera encontrar un equilibrio entre la ley del concentrado obtenido y la ley de alimentación, por lo cual debe existir un tiempo adecuado en el que se recupere la mayor cantidad de mineral de interés. En el laboratorio correspondiente a circuito de flotación y uso de los factores de distribución (Split-Factors) se espera que por medio de modelos matemáticos se pueda encontrar la mayor recuperación de mineral útil ajustando los flujos en cada etapa de la flotación.
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CAPÍTULO 2: FUNDAMENTOS TEÓRICOS 2.1
Efecto de la granulometría en la flotación La flotación es un método de concentración que consiste en la
separación selectiva de especies minerales de acuerdo con sus propiedades superficiales de adhesión a burbujas de aire. Está basado en las propiedades físico-químicas externas de afinidad o rechazo por el agua que tienen los materiales que se desea separar (N. Toro, 2016). Este proceso es complejo y probabilístico, por lo cual involucra una gran cantidad de variables que inciden de forma determinada en el proceso. Debido a esto, resulta necesario lograr un equilibrio entre todas estas variables para así obtener resultados óptimos tanto metalúrgica como económicamente. Como las características superficiales de los minerales no son siempre las ideales para el proceso, se utilizan reactivos químicos que ayudan a modificar dichas características para que las partículas se conviertan en hidrofóbicas. Los reactivos de flotación pueden dividirse en colectores, espumantes y modificadores. El buen rendimiento de estos reactivos está condicionado en gran manera por el tamaño de la partícula y el grado de liberación de la especie útil (R. Mena, 2016).
2.2
Cinética de flotación La cinética del proceso de flotación se puede definir como la cantidad de
material transportado por las espumas como concentrado, en la unidad de tiempo, donde a partir de este concepto se busca un modelo matemático que describa el proceso de flotación, bajo presunciones basadas en la teoría de los hechos establecidos por el estudio de mecanismo de la flotación, o de las observaciones empíricas (Linares, N. 2010). Para aquello existen criterios y modelos matemáticos que permiten describir el comportamiento de la velocidad del mineral y el cálculo de los parámetros cinéticos. Los modelos cinéticos más
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usados son el modelo de García-Zúñiga, el modelo de Klimpel y el modelo de Kellsal. De los diversos factores involucrados en el diseño y operación de un circuito de flotación, el más crítico, probablemente, resulta ser el tiempo de residencia. Al respecto, Agar y colaboradores, han planteado y analizado la implementación de los siguientes criterios para determinar el tiempo de residencia óptimo: 1) No agregar al concentrado material de ley menor a la alimentación de la etapa de separación, 2) Maximizar la diferencia en recuperación entre el mineral deseado y la ganga, y 3) Maximizar la eficiencia de separación (Mena, R. 2016)
2.3
Circuito de flotación y uso de los factores de distribución (SplitFactors) Los circuitos de flotación entregan una alternativa económica a la
industria minera para el tratamiento de una mineralogía específica. La flotación en la industria minera, es un proceso continuo, en el cual se busca organizar estos circuitos para obtener la mayor recuperación de material de interés posible y disminuir la perdida de estos, por arrastre en los relaves. Existen distintos tipos de circuitos los recuperadores, compuestos por circuitos Rougher o primarios y circuitos Scavenger o de barrido, y los circuitos Cleaner o de limpieza. Debido a lo planteado anteriormente se busca desarrollar métodos para evaluar metalúrgicamente un mineral, de este modo, el método de los factores de distribución o “SPLIT-FACTORS” simula ensayos de ciclos de laboratorio, basándose en la información experimental generada solo del primer ciclo, y/o a lo más, desde los primeros dos ciclos de un test de ciclos incompleto (R, Mena. 2016).
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CAPÍTULO 3: PLANTEAMIENTO EXPERIMENTAL 3.1
Efecto de la granulometría en la flotación Equipamiento utilizado: Molino de laboratorio, máquina de flotación de
laboratorio Denver D-12, pHmeter, reactivos de flotación, bandejas, papel filtro, balanza de precisión. Se distribuye 1000 [g] de mineral oxidado con granulometría -#12 a 3 grupos, luego se realizan cálculos para preparar una pulpa con porcentaje de solido 60%. Posteriormente se realizan cálculos para adicionar las siguientes dosificaciones de reactivos bajo las siguientes condiciones: Colector 1: X-23, con dosificación 30g/t, colector 2: X-404, con dosificación 15g/t, espumante: DF-250, con dosificación 40 g/t. Se realizan 6 pruebas de molienda, de las cuales 2 se realizan a un tiempo de molienda de 8 minutos, 2 se realizan a un tiempo de molienda de 10 minutos y 2 se realizan a un tiempo de molienda de 12 minutos, con y sin, la adición de reactivos para el mismo tiempo. Las muestras obtenidas luego de la molienda, con la adición de reactivos, son depositadas en celdas de flotación y se acondicionan con cal para tener un pH = 10.5. Posteriormente estas muestras son flotadas a 1200 rpm, se extrae muestra con la pala cada 10 segundos durante 8 minutos. El producto obtenido desde el concentrado y el relave son filtrados mediante filtros al vacío, luego estas se depositan en hornos para su secado. Las muestras molidas sin la adición de reactivos son deslamadas en la malla #200, para eliminar el exceso de finos. El sobre malla es depositado en bandejas para ser secado en el horno. El concentrado obtenido de la flotación es pulverizado para un posterior análisis químico de CuT. El producto seco de los molinos sin reactivos, es sometido a un análisis granulométrico y a una posterior pulverización para análisis químico de CuT.
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3.2
Cinética de flotación Equipamiento utilizado: Molino de laboratorio, máquina de flotación de
laboratorio Denver D-12, pHmeter, reactivos de flotación, bandejas, papel filtro, balanza de precisión. Se distribuye 1000 [g] de mineral oxidado con granulometría -#12. Luego se realizan cálculos para preparar una pulpa con porcentaje de solido 60%. Posteriormente se realizan cálculos para adicionar las siguientes dosificaciones de reactivos bajo las siguientes condiciones: Colector 1: HX-23, con dosificación 30 ppm, colector 2: X-404, con dosificación 20 ppm y espumante: DF-250, con dosificación 20 ppm . Se realiza molienda de la pulpa, de 15 minutos con la adición de colector primerio HX-23 y cal. Las muestras obtenidas luego de la molienda, con la adición de reactivos, son depositadas en celdas de flotación y se acondicionan con cal para tener un pH = 10.5. Posteriormente estas muestras son flotadas a 1200 rpm y flujo de aire 5 Lpm, se extrae muestra con la pala cada 10 segundos durante 30 minutos. Se toman muestras especificas a los 0.5-1-2-3-4-6-8-10-1520-30 minutos. El producto obtenido desde el concentrado y el relave son filtrados mediante filtros al vacío, luego estas se depositan en hornos para su secado. El concentrado obtenido de la flotación es pulverizado para un posterior análisis químico de CuT. El relave obtenido de la flotación es pulverizado para un posterior análisis químico de CuT.
3.3
Circuito de flotación y uso de los factores de distribución (SplitFactors) Equipamiento utilizado: Molino de laboratorio, máquina de flotación de
laboratorio Denver D-12, pHmeter, reactivos de flotación, bandejas, papel filtro, balanza de precisión.
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Se distribuye 1000 [g] de mineral oxidado con granulometría -#12 a tres grupos. Luego se realizan cálculos para preparar una pulpa con porcentaje de solido 67%. Posteriormente se realizan tres moliendas para alimentar la etapa Rougher, los productos obtenidos alimentan las siguientes etapas: el concentrado alimenta la etapa Cleaner 1, el relave la etapa Scavenger. Del mismo modo el concentrado de la etapa Cleaner 1, alimenta la etapa Cleaner 2. Se adicionan las siguientes dosificaciones de reactivos bajo las siguientes condiciones: Colector 1: HX-23, con dosificación 30 colector 2: AF-404, con dosificación 20 DF-250, con dosificación 41
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!"
!"
en R. y 20
en R. y 20
en R. y 10
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!"
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en C1,
en S y espumante:
en S (con R: etapa Rougher,
S: etapa Scavenger y C1: etapa Cleaner 1). Se realiza molienda de la pulpa, de 15 minutos con la adición de colector primerio HX-23 y 1,5 [g] de cal. Las muestras obtenidas luego de la molienda, con la adición de reactivos, son depositadas en celdas de flotación y se acondicionan con cal para tener un pH = 10.5. Posteriormente las muestras son flotadas con las siguientes especificaciones: Etapa R: pH 10,5; 12 minutos; 1200 rpm y flujo de aire 5 Lpm. Etapa C1: pH 11,5; 6 minutos; 1000 rpm y flujo de aire 5 Lpm. Etapa C2: pH 11,5; 4 minutos; 800 rpm y flujo de aire 5 Lpm. Etapa S: pH 10,5; 10 minutos; 1000 rpm y flujo de aire 5 Lpm. El producto obtenido desde el concentrado de C2 y el relave de S son filtrados mediante filtros al vacío, luego estas se depositan en hornos para su secado. El concentrado obtenido de la flotación es pulverizado para un posterior análisis químico de CuT. El relave obtenido de la flotación es pulverizado para un posterior análisis químico de CuT (ver datos obtenidos en laboratorio en apéndice B tabla 3).
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CAPÍTULO 4: RESULTADOS, ANÁLISIS DE RESULTADOS Y DISCUSIONES 4.1
Resultados 4.1.1 Efecto de la granulometría en la flotación Tabla 1 Valores de %R, K, RE y %R, para los tres tiempos de molienda.
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En la tabla 1 se señalan los valores calculados de % de recuperación, razón de concentración, razón de enriquecimiento y porcentaje de recuperación en peso; para tiempos de molienda de 8, 12 y 15 minutos. (En el anexo A se presenta la tabla 5 correspondiente Ley de cobre calculada para cada alimentación y ley de cobre teórica). #" #+ -#* , + #) & * ) #( $ ( ' #' & $ %#& $ # #% ! #$
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Gráfico 1 % -200# v/s % Recuperación
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El gráfico 1 corresponde a un gráfico de distribución, el cual presenta los porcentajes de recuperación de cobre alcanzados a partir de los porcentajes de tamaño de partículas bajo malla 200# obtenidos en los 3 tiempos de molienda. (En el anexo B se presenta el gráfico 4 correspondiente a porcentaje bajo 200# v/s tiempo de molienda)
4.1.2 Cinética de flotación Tabla 2 Valores de tiempos para los criterios de Agar y %R, K, RE y %R, para el tiempo óptimo de molienda.
1er criterio 2do criterio 3er criterio Tiempo ptimo %R K RE %RP
31,71 44,68 38,20 94,94 6,42 6,10 15,57
En la tabla 2 se señalan los valores calculados de porcentaje de recuperación, razón de concentración, razón de enriquecimiento y porcentaje de recuperación en peso; para el tiempo de 38,20 minutos. (En el anexo C se presenta la tabla 6 correspondiente a los datos obtenidos en laboratorio de masa de concentrado, porcentaje cobre total y porcentaje de recuperación; parciales y acumulados con respecto al tiempo). (En el anexo D se presenta la tabla 7 correspondiente a la composición mineralógica del material flotado). (En el anexo E se presenta la tabla 8 correspondiente al ajuste de los modelos cinéticos de García-Zúñiga (1er y 2do orden), Klimpel, Kelsall para mineral útil y García-Zúñiga de 1er orden para mineral de ganga).
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(En el anexo F se presentan las tablas 9, 10 y 11, correspondientes a primero, segundo y tercer criterio de Agar, respectivamente). (En el anexo G se presenta la tabla 12 correspondiente a la comparación %R, K, RE y %RP, para el tiempo óptimo y tiempo máximo experimental.
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Gráfico 2 Porcentaje de recuperación v/s tiempo (min) El gráfico 2 corresponde a un gráfico de distribución, el cual presenta los porcentajes de recuperación de mineral de interés a medida que transcurre el tiempo para los valores de recuperación experimentales y el ajuste cinético de García-Zúñiga de primer orden. (En el anexo H se presenta el gráfico 5, correspondiente a porcentaje de recuperación para todos los modelos cinéticos).
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4.1.3 Circuito de flotación y uso de los factores de distribución (Split-Factors) Tabla 3 Valores de masa [t], finos y ley para el circuito de flotación con una alimentación de 5000 [t/h]. 4567&
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En la tabla 3 se señalan los valores calculados masa [t], finos y ley; para cada flujo del circuito de flotación.
Tabla 4 Valores de %R, K, RE, y %RP, para cada flujo del circuito de flotación y para el circuito global. 4567&
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En la tabla 4 se señalan los valores calculados porcentaje de recuperación, razón de concentración, razón de enriquecimiento y porcentaje de
17
recuperación en peso; para cada flujo del circuito de flotación y para el circuito global. (En el anexo I se muestra la tabla 13 de valores obtenidos en laboratorio, de porcentaje de cobre total, cobre soluble y masa correspondiente a cada flujo).
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I;>:;3J6 H3294861;6 EK&F
LM0N6M
OM970
Gráfico 3 Porcentaje de Recuperación para cada flujo y global. El gráfico 3 corresponde a un gráfico de barras, el cual presenta los porcentajes de recuperación de mineral de interés para cada flujo del circuito de flotación y el porcentaje de recuperación global del circuito.
(En el anexo J se presenta la imagen 1, correspondiente al diagrama de flujo del circuito de flotación con alimentación 5000 t/h).
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4.2
Análisis y discusión de resultados 4.2.1 Efecto de la granulometría en la flotación La diferencia entre los porcentajes de recuperación para tiempos de
molienda de 8 y 12 minutos es notoriamente más significativa que la diferencia entre los valores obtenidos para 12 y 15 minutos. La recuperación obtenida en el material con molienda de 12 minutos incrementa en 4,865% con respecto a la de 8 minutos; mientras que la recuperación para el material molido durante 15 minutos solo aumenta en 0,261% con respecto a la de 12 minutos. A partir de la tabla 1 se puede apreciar que el valor de razón de concentración (K) más alto fue el obtenido a partir de la molienda de 8 minutos, mientras que los valores determinados para moliendas de 12 y 15 minutos no variaron demasiado. Por otro lado, la mayor razón de enriquecimiento alcanzada fue a partir del material molido también durante 15 minutos.
4.2.2 Cinética de flotación Se presume que el modelo de Kellsal es más completo que los demás estudiados, debido a que presenta una mayor cantidad de consideraciones para su modelo los cuales son !
!
!
!! ! !! .
Por ende este modelo tiene una mayor
precisión. Sin embargo el modelo de Garcia-Zuñiga de primer orden presenta menos variables en sus cálculos, solo !
!
! !!
. Luego el modelo de Garcia-
Zuñiga de primer orden se acomoda de mejor manera a la experiencia del laboratorio debido a la predominancia de una especie mineralógica (Calcopirita, ver apéndice B Tabla 4) y a las condiciones que se considerar constantes para este modelo como lo son la uniformidad de burbujas, una velocidad constante en la recuperación de mineral de interés (N. Toro, 2016). Se presume que el tiempo óptimo de residencia se encuentra en un valor mayor que el tiempo de flotación experimental realizado en el laboratorio de 30 19
minutos, debido a que la ley de alimentación no fue menor que la ley del concentrado a ningún tiempo de flotación (1er Criterio), la velocidad de flotación entre especie útil y ganga son distintas durante todo el periodo de prueba (2do Criterio) y a medida que aumentaba el tiempo mayor fue la separación obtenida entre especie útil y ganga (3er Criterio) (ver anexo F tablas 9, 10 y 11). Los valores obtenidos en la tabla 2 para el tiempo óptimo de flotación equivalente a 38,20 minutos para porcentaje de recuperación, razón de concentración, razón de enriquecimiento y porcentaje de recuperación en peso deben ser mejores que los valores obtenidos al tiempo de flotación máximo experimental de 30 minutos, ya que el tiempo óptimo representa el valor del tiempo en el cual el proceso es más óptimo.
4.2.3 Circuito de flotación y uso de los factores de distribución (Split-Factors) Se presume que las leyes de cobre para los concentrados obtenidos en etapas de limpieza debe ser mayor que en las etapas primarias y en la etapa de barrido, del mismo modo la ley de cobre debe ser mayor en la etapa primaria en comparación a la etapa de barrido, ya que ésta busca recuperar masa y no aumentar la ley. Ambas leyes son menores a la ley de cobre en las etapas de limpieza. Esto debido a que como finalidad del circuito de flotación se busca un concentrado de alta ley, con la menor cantidad de masa posible (ver masas y leyes de cobre para cada etapa en tabla 3). Respecto a los porcentajes de recuperación se plantea que, los valores obtenidos en las etapas primerias y de limpieza deben ser altos, ya que, para estas etapas lo preponderante es la recuperación del mineral de interés, se cree que en la etapa primaria esta valor será mayor en comparación a las etapas de limpieza, debido a que estas últimas son más selectivas, pudiendo haber en las etapas primarias arrastres de material no deseado.
20
CAPÍTULO 5: CONCLUSIONES 5.1
Efecto de la granulometría en la flotación El aumento en el porcentaje de recuperación de Cu más significativo fue
para tiempos de molienda entre 8 y 12 minutos, luego de estas duraciones el incremento en recuperaciones de cobre resulta más bajo. En base a los resultados obtenidos podría considerarse que una molienda de duración superior a 12 minutos no implicaría una recuperación de Cu que la justifique. Este leve aumento de recuperación podría explicarse en una cantidad de finos demasiado alta, la cual podría generar corto un “corto circuito” en el proceso, es decir, pérdidas de material por arrastre en el relave (N. Toro, 2016). La variable de razón de concentración (K) proporciona de manera indirecta la eficiencia del proceso, por lo tanto, se concluye que los resultados obtenidos indican que a mayor valor de K disminuye el porcentaje de cobre recuperado, como es el caso de la muestra a los 8 minutos de molienda con un valor de K = 6,876 y %R = 91,206%. De manera similar la variable razón de enriquecimiento (RE) entrega en cuantas cantidades aumenta la ley del componente deseado en la alimentación para igualar a la ley del componente deseado en el concentrado, es decir, la muestra al minuto 15 es la que más aumenta su ley de concentrado en comparación a su ley de alimentación.
5.2
Cinética de flotación Se determina que el modelo que presenta una mejor representación de la
recuperación real es el modelo de García-Zúñiga de primer orden con un error de 604,41; debido a que este modelo es idóneo para pruebas realizadas en laboratorios. Se concluye que el tiempo óptimo de flotación es 38,57 minutos. Siendo este el promedio de los tiempos obtenidos por el primer y segundo criterio de Agar. El tercer tiempo no pudo ser obtenido experimentalmente. 21
Se confirma que los valores obtenidos a partir del tiempo óptimo de 38,20 minutos son los valores de porcentaje de recuperación, razón de concentración, razón de enriquecimiento y porcentaje de recuperación en peso donde se obtienen los mejores valores, correspondiente a 94,94%; 6,42; 6,10 y 15,57%; respectivamente (ver tabla 12 en anexo G).
5.3
Circuito de flotación y uso de los factores de distribución (SplitFactors) Se determina como correcto lo planteado anteriormente, ya que, se
obtiene un concentrado de mineral de cobre con ley correspondiente a 19,80 % y una masa de 656,91 t. siendo la ley más alta del circuito con la menor masa obtenida (ver tabla 3). Se obtiene que la recuperación más alta corresponde a 97.03 % en la etapa primaria o rougher; razón de concentración equivalente a 6,35; razón de enriquecimiento equivalente a 6,16 y porcentaje de recuperación en peso equivalente a 15,74% (ver tabla 4).
22
CAPÍTULO 6: RECOMENDACIÓN
En el laboratorio se cuenta con varios molinos de laboratorio y máquinas de flotación, pero se utilizan solo uno a la vez. Esto retrasa el procedimiento de manera considerable, por lo que se recomienda considerar la viabilidad de realizar dos o más moliendas y procesos de flotación de forma paralela, evaluando el buen estado y disponibilidad de los equipos mencionados si es necesario. Al realizar un circuito de flotación en el que el concentrado de interés obtenido se deposita en bandejas para luego alimentar etapas siguientes, existe un riesgo de que el material sea contaminado o cierta parte de éste quede impregnado en las bandejas generando pérdidas; por lo que se recomienda un riguroso cuidado en la limpieza de las bandejas y en la remoción del material desde éstas.
23
CAPÍTULO 7: BIBLIOGRAFÍA
1.
Cybertesis UCN. Manual No.1 Pauta para presentación de tesis [en línea]
[Consulta: 10 diciembre 2016]
2.
Mena, Rossina. Laboratorio de Concentración de Minerales, ingeniería
de ejecución metalúrgica [guía]. Antofagasta: Universidad Católica del Norte, Facultad de ingeniería y Ciencias Geológicas, Departamento de Ingeniería Metalúrgica y Minas, 2016. 3.
Linares, Nataniel. Cinética del proceso de flotación de espumas [en línea]
<
https://es.scribd.com/doc/66201828/Capitulo-III-CINETICA-DEL-PROCESO-
DE-FLOTACION-DE-MINERALES> [Consulta 11 diciembre 2016] 4.
Toro, Norman. Clases de Cátedra de Concentración de Minerales:
Universidad Católica del Norte, Facultad de ingeniería y Ciencias Geológicas, Departamento de Ingeniería Metalúrgica y Minas, 2016.
24
CAPÍTULO 8: ANEXOS 8.1
Anexo A
Tabla 5 Ley de cobre calculada para cada alimentación y ley de cobre teórica. Tiempo (min) 8 12 15 Promedio Teórica 8.2
%Cu Alimentación 3,285 3,270 3,168 3,241 3,070
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25
8.3
Anexo C Tabla 6 Datos obtenidos en el laboratorio /9>="95
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8.4
Anexo D Tabla 7 Composición mineralógica del material flotado. 8")#>95
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26
8.5
Anexo E
Tabla 8 Ajuste de los modelos cinéticos de Garcia-Zuñiga, Klimpel, Kelsall para mineral útil y Garcia-Zuñiga para mineral ganga. 8")#>95 N9)G9
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97,37
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8.6
Anexo F Tabla 9 Primer Criterio de Agar. 1#> E>"H#>"& +E6H
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27
Tabla 10 Segundo Criterio de Agar. 2B& E>"H#>"& AG9> NOP
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Tabla 11 Tercer Criterio de Agar.
8.7
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Anexo G
Tabla 12 Comparación %R, K, RE, %RP, para tiempo óptimo y tiempo máximo experimental. Tiempo 38,20 30,00
%R 94,94 94,36
K 6,42 6,58
RE 6,10 6,21
%RP 15,57 15,19
28
8.8
Anexo H %$$.$$ #$.$$ "$.$$
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Gráfico 5 Porcentaje de Recuperación v/s Tiempo en minutos, para los modelos cinéticos y porcentaje de recuperación real.
8.9
Anexo I Tabla 13 Valores obtenidos en el laboratorio. 4567&
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29