Metalurgia Muestreo CHILE

METALUGIA I

MUESTREO: PREPARACION DE MUESTRAS

ING. EDWIN PACHECO PARADA

NOVIEMBRE 2008

PREPARACION DE MUESTRAS. EL muestreo es una actividad que se desarrolla en toda industria como parte del control. Por lo general el muestreo se realiza en las materias primas, durante las etapas del proceso y finalmente en los productos y desperdicios para determinar la cantidad y calidad de cada una de las partes que los componen.

MUESTREO. El muestreo es una operación de control metalúrgico que obligatoriamente se hace en toda Planta Concentradora que consiste en la obtención de pequeñas muestras que representan todas las cualidades del tonelaje tratado, es decir, el muestreo conduce a la obtención de una muestra representativa que permite estimar a través de ella, todas las características de un gran conjunto de mineral del que fue extraída. En consecuencia, esta operación se ejecuta con el propósito de investigar, controlar y establecer las condiciones en que se desarrollan todas las operaciones de un proceso metalúrgico extractivo.

1.- OBJETIVO Está destinada a obtener una representación física, de las materias primas, productos o partes del proceso, con la finalidad de verificar o corregir el desarrollo del proceso.

2.- APLICACIÓN En minería, el muestreo se lleva a cabo en el mineral procedente de la mina, en los reactivos, en las pulpas de cabeza de flotación, en los medios, en los concentrados y en los relaves.

3.- MUESTRA En una pequeña porción de materia que representa a una cantidad mayor o todo y que permita la determinación de la calidad de cada uno de los componentes.

4.- UTILIDAD DE LA MUESTRA Una muestra permite conocer los componentes y las calidades en que se encuentra cada uno de ellos mediante los ensayos de laboratorio. La muestra puede ser de mineral de cabeza, concentrados, relaves o reactivos empleados en la flotación. Por esto las muestras deben ser REPRESENTATIVAS del material a que pertenecen. No se podrá considerar MUESTRA a un solo trozo de mineral sino a varios trozos tomados de diferentes partes del total.

5.- CONDICIONES DE UNA MUESTRA: debe cumplir los siguientes requisitos: a) Representativa: La muestra debe contener todos los componentes del mineral maestreado en una cantidad pequeña. b) Proporcional: Las pequeñas cantidades presentes en la muestra, deben encontrarse en pesos o volúmenes de acuerdo a la cantidad que representa 6.- METODOS PARA TOMA DE MUESTRA: Se realiza por dos métodos. a) Muestreo a mano: En el que se realiza en la cancha de mineral o en una sección de la faja transportadora en forma manual o utilizando un cortador. b) Muestreo Automático: Se lleva a cabo utilizando un equipo especialmente diseñado para el caso con control de tiempo regulable, éste toma las muestras 7.- TIPOS DE MUESTREADORES a) Muestreadores Manuales: Se tiene diferentes tipos de muestreadores manuales, cada uno diseñado de acuerdo a la característica física de la muestra a tomarse. Para sólidos tenemos los del tipo pala, bandeja, gusano, etc. para líquidos los del tipo copa, de diferentes diámetros, o los del tipo media luna, previstos de sus respectivos mangos. b) Muestreadores Automáticos: Son equipos diseñados para realizar el muestreo, están constituidos por un sistema motriz, conectado a un reloj conmutador con el cual se puede programar el intervalo de corte. El motor transmite el movimiento mediante una cadena al carruaje al que va acoplado el cortador que se desplaza

8.- PRECAUCIONES EN LA TOMA DE MUESTRAS: son los siguientes: La frecuencia del muestreo debe ser estrictamente cumplida en el caso de muestreo a mano y bien programado en el caso del muestreo automático. Buscar la técnica más eficiente en la toma de muestras según las características y el punto de muestreo. El depósito que recibe la muestra debe encontrarse totalmente limpio antes de ubicar en el punto de muestreo. Salvaguardar la muestra de toda posible contaminación, usando tapas, cajones con llave, etc. 9.- TECNICA DEL MUESTREO AUTOMATICO La técnica del muestreo automático está basado en la teoría de las probabilidades. Este se aplica cuando se utiliza un cortador automático en un flujo continuo o en chorro recogido al azar por el muestreador en intervalos continuos de tiempo en tiempo, dando lugar a una muestra representativa. 10.- PREPARACION DE MUESTRAS Está constituido por un conjunto de actividades que tienen como fin obtener la materia producto del muestreo en condiciones de ser procesados fácilmente en la sección de Laboratorio Analítico. Las formas y el orden que se siguen en la preparación de muestras depende de las características físicas de éstos.

Los elementos básicos considerados en cualquier procedimiento de muestreo son: • Definir la característica a investigar. • Grado de precisión requerido. • Características de la población. • Tamaño de la muestra requerida. Por consiguiente, así como es importante hacer un buen muestreo que permita obtener datos confiables, reviste también trascendental importancia la preparación de las muestras la cual se puede definir como un conjunto de operaciones que deben hacerse para llevar la muestra desde su forma original hasta la forma apropiada para los estudios y/o análisis que se efectuarán con ella. Así por ejemplo, la muestra se toma para ejecutar lo siguiente: • • • •

Análisis granulométrico y mineralógico. Ensaye químico. Análisis microscópico o mineragráfico. Estudios metalúrgicos

BOJETIVOS

ETAPAS

Análisis de tamaño

Análisis Químico

PROCEDIMIENTOS

Distribución de masa de las fracciones de tamaño

  

Tamizado (seco o húmedo) Elutriación (cyclosizer) Análisis de la variedad de partículas finas.

Distribución de los elementos en las varias fracciones de tamaño de partícula

  

Agrupamiento de fracciones de tamaño. Tamizado (seco o húmedo) Análisis de los elementos orgánicos e inorgánicos.

Modo de interpretación

Estudio Mineralógico

Identificación de constituyentes contenidos en las fases y evaluación del grado de liberación



Estudio metalúrgico 

Concentración de los minerales Extracción del metal

Separación en líquidos pesados. Análisi por difracción de rayos X. Análisis: mayoría de elementos constituyentes de la muestra. Observación: Óptica, microscópica equipada con microscopio electrónico de barrido

   

 

Pruebas de concentración de flotación, gravimétrica, electromagnética, etc. Pirometalurgia, hidrometalurgia, etc.

Caracterización de las muestras en procesamiento de minerales

Las muestras que deben someterse a preparación en la industria de los minerales o mineralurgia pueden provenir de Mina y de Planta Concentradora y por lo tanto se clasifican en dos grupos: Muestras de mineral sólido y seco: De mina tomadas por el departamento de geología y de Planta Concentradora de algún punto de las etapas de chancado, cribado y almacenamiento. Muestras de pulpa: De Planta Concentradora, tomadas de algún punto de la molienda, clasificación, flotación, espesamiento, filtrado y secado. Si la muestra es sólida seca, se sigue el siguiente procedimiento:

Chancado

Molienda

Ensaye

Si la muestra está como pulpa, se ejecuta el siguiente procedimiento: Espesamiento

Filtrado

Secado

Disgregación

Ensaye

11.- OPERACIONES GENERALES: En la sección preparación de muestras, se realiza las siguientes operaciones generales: 1) Mezcla de la muestra. 2) Cuarteo de la muestra. 3) Filtrado de la muestra. 4) Secado de la muestra. 5) Pulverizado de la muestra. 6) Tamizado de la muestra. 7) Envasado de la muestra en sobres. 1.- MEZCLA DE LA MUESTRA La muestra luego de ser obtenida, debe ser mezclado completamente para que sea representativa. los constituyentes, deben estar homogéneamente distribuidos en toda la masa de la muestra. Esta operación se puede realizar a mano o utilizando un separador cuarteador. a) Mezcla a mano Para realizar un muestreo de muestras de grandes volúmenes, generalmente para ello se utilizan palas, distribuyendo el material en capas, una sobre otra, en forma consecutiva para lograr una perfecta homogeneización o mezcla. b) Mezclado con equipo Para realizar una mezcla de muestra sólida se utiliza también el cuarteador JONES, al cual se le alimenta el mineral, la descarga del separador de uno y otro lado se agregan nuevamente a éste en forma consecutiva por lo menos unas 10 veces hasta conseguir una perfecta homogeneización.

2.- CUARTEO DE LA MUESTRA Es la porción que consiste en reducir el peso de la muestra a través de un cuarteo sucesivo hasta obtener una pequeña porción del mineral que es lo que constituye propiamente la muestra. Previa a esta operación se debe haber hecho un mezclado. El cuarteo se lleva a cabo a mano o por medio del separador JONES en igual forma que la operación de mezclado. Cuarteo a mano Primer caso.- Cuando se trata de muestras de mucho peso de granos grandes y secos, el cuarteo se realiza a mano, utilizando espátula o palas. Se realiza un amontonamiento del mineral, en forma circular, terminado en punta hacia arriba (cono). Luego se procede a hacer el cuarteo o sea cortar el cono en cruz y a separar las dos cuartas partes opuestas, para juntarlas formando un cono más pequeño, se repite esta operación por varias veces hasta conseguir un peso de 5 a 10 kilos como máximo. Segundo caso.- Cuando se trata de muestras en polvo tales como cabezas de flotación, concentrados y relaves, se realizan el conteo y cuarteado en la meza, sobre un hule, utilizando una espátula. Con el separador Jones se puede realizar el cuarteo de muestras secas en granos o en polvo y muestras de pulpas de minerales y concentrados. Los cuarteadores Jones son de diversas tamaños de acuerdo al tipo y volumen de carga a emplearse.

3.- FILTRADO DE LA MUESTRA Esta operación permite la eliminación del agua que contienen las muestras de pulpas, quedando en el papel de filtro y en el paño los sólidos húmedos. Esta facilita el trabajo del secado, pues si no se hiciese esta operación, el tiempo que se tomarán para eliminar el agua, sería muy largo. Operaciones de Filtrado El filtro a presión de aire es un equipo constituido por un tanque, con un vaso o plato filtrante ajustable, sobre este se coloca una lona y papel encima del cual se deposita la pulpa a filtrar, luego se tapa herméticamente el tanque y se alimenta aire a presión dentro del sistema, el agua pasa a través del papel y la lona por efecto de la presión de aire, siendo descargado el agua por el orificio que presenta el plato, quedando los sólidos de la pulpa sobre el papel. Completada la operación del filtrado, la muestra se encuentra lista para el secado en la estufa o secado. Cuidados de Operación Probar el filtro con agua limpia, verificando que no haya fugas. Colocar el paño y el papel bien centrados sobre el plato filtrante para evitar pérdidas de pulpa. Ajustar bien la base y tapa del filtro antes de alimentar el aire a presión (80 lbs). Observar que el filtro descargue toda el agua posible a través de la manguera y luego cerrar la válvula de aire.

4.- SECADO DE LA MUESTRA La operación del secado de muestra, se realiza en una estufa de fierro, calentado con resistencia eléctrica a una temperatura de 100ºC. A medida que las muestras se van secando, estas se trasladan hacia el centro de la estufa, zona de menor calor para completar el secado. Cuidado en el secado Mantener cerrada la puerta de la secadora, con el fin de conservar el calor y de esta forma acortar el tiempo del secado. Tener las muestras en la secadora, solo el tiempo necesario de secado, retirándolo inmediatamente cuando se encuentra seco. 5.- MÉTODOS DE TAMIZADO: Se puede realizar en húmedo o en seco, TAMIZADO EN HÚMEDO: Este método es utilizado generalmente para muestras que contienen partículas finas. En este caso, la muestra debe ser tamizada utilizando las mallas 200 y 400, con ayuda de un chorrito fino de agua limpia. Se usa este tamizado, con el objeto de no perder muestra fina que al estado seco se perdería en el ambiente. TAMIZADO EN SECO Este método se usa para las partículas de muestra, cuyo tamaño sea mayor que la malla 200. Se puede realizar manualmente o empleando una máquina Ro-tap. Operación de Tamizado: La muestra se debe colocar sobre la malla de mayor abertura, según la característica del mineral, luego debajo de cada malla, se colocan otra más fina, en orden decreciente, tantas mallas como sean indicadas. El tiempo de tamizado, varia, aproximadamente se realiza el tamizado en 15 minutos.

6 .- ANÁLISIS DE MALLAS Es la operación de tamizado que consiste en utilizar una serie de mallas, que nos permite determinar el tamaño de grano y los pesos que en cada fracción se tiene de una determinada muestra. El análisis de malla se realiza en muestras con el fin de apreciar los grados de trituración y molienda en la planta concentradora y también para verificar los tamaños de partículas en la alimentación y en los relaves. Los análisis de mallas, se expresan en pesos (g) y en tanto por ciento en pesos de cada malla. Este análisis permite el control y la corrección de las variables que intervienen en el proceso de reducción de tamaños. 7.- ENVASADO EN SOBRE Luego de preparada la muestra debe ser llenada en dos sobres con aproximadamente 200 g de peso cada uno. El primero es entregado al laboratorio para el análisis y el segundo es archivado como muestra testigo o para conformar el compósito de 24 horas y el compósito mensual respectivamente. En el sobre se debe anotar los datos correspondientes al nombre de la muestra, tipos de análisis a realizar y la fecha..

12.- TIPOS DE MUESTRA En la planta concentradora se obtiene los siguientes tipos de muestras: • Muestras de mineral (de mina, cancha, tajo y faja) • Muestras de pulpas (cabezas, concentrados y relaves) • Muestras de concentrados secos despachados en carros del ferrocarril. • Muestras de reactivos (cal, xantato, sulfatos, cianuros, etc.) 12.1.- Muestra de mineral Son las muestras procedentes de las minas, de la cancha o de las fajas de la planta concentradora, en esta muestra se puede realizar un análisis de mallas, una determinación de humedad o prepararlas para el análisis químico, cuando se trata de muestras en las cuales se cebe hacer una determinación de humedad se debe cuidar que el depósito destinado para ello se mantenga herméticamente cerrado. La forma de tomar la muestra en las fajas deben hacerse en la debida forma, debe hacerse un corte transversal de la carga alimentada en el faja, de tal manera que se cojan finos y gruesos. 12.2.- Muestras de Pulpas Están consideradas las muestras de cabeza de flotación, concentrados y relaves que son obtenidos en la planta concentradora, mediante los muestreadores automáticos DENVER. Estos muestreadores, están graduados para cortar las respectivas muestras cada cierto tiempo y luego ser recogidas cada fin de guardia (cada 8 horas).

PESO DE MUESTRA. El peso que debe tener una muestra variará en función del tamaño de partícula y se puede determinar por el método ideado por Gy, el cual toma en cuenta el tamaño de partícula de mineral, el contenido y el grado de liberación de los minerales y la forma de la partícula. Este método está identificado por la siguiente fórmula:

Cd M  2 s

3

Donde: M = Es el peso mínimo necesario de muestra en g. C = Es la constante de muestreo para el mineral del que se toma la muestra, en g/cm3. D = Es la dimensión de las partículas más grandes en el mineral que se va a muestrear. S = Es la medida del error estadístico que se puede tolerar en el ensaye de la muestra, o el error que se comete durante el muestreo.

El término s se usa para obtener una medida de la confiabilidad en los resultados del procedimiento de muestreo. La constante de muestreo C es específica para el material del que se toma la muestra, teniendo en cuenta el contenido mineral y su grado de liberación. Está dado por:

C = fglm Donde: f = Es un factor de forma. g = Es factor de distribución de partícula. l = Es un factor de liberación. m = Es un factor de composición mineralógica.

METODOS DE MUESTREO. Generalmente en una Planta Concentradora, las muestras pueden ser tomadas por dos métodos, a saber: • Muestreo manual o a mano. • Muestreo mecánico o a máquina. • Muestreo en línea (control automático). El muestreo manual es llevado a cabo por personal de Planta Concentradora o del laboratorio químico, es lento y caro, con una pronunciada tendencia a error y algunas veces se presta para el fraude. Este puede hacerse por: • Muestreo mediante tenazas. • Muestreo mediante tubos o dispositivos en espiral • Muestreo mediante cono y cuarteo. • Paleo fraccionado o alternado. • Rifleado.

CONEO Y CUARTEO. Este método es probablemente el más antiguo de todos los métodos de muestreo probabilística, limitado en la actualidad su uso a lotes de menos de una tonelada, con mena de tamaño máximo de partícula de 50 mm. Los pasos típicos a seguir en la ejecución de este procedimiento se muestra en la figura 3.2 y consisten en: El mineral se extiende sobre una superficie plana, fácil de limpiar. Si la cantidad de mena a muestrear es muy grande, si la apila formando un cono mediante una pala, haciendo caer cada palada exactamente en el vértice de cono, para conseguir una adecuada distribución de las partículas en la superficie del cono. Esta operación se repite 2 a 3 veces con el propósito de dar además una distribución granulométrica homogénea en todo el cuerpo del cono. Seguidamente, la mena se distribuye para formar primero un cono truncado, distribuyendo radialmente las partículas con una paleta o con la palma de la mano, luego se continua hasta alcanzar la altura de una torta circular plana y simétrica en concordancia al paso anterior. Finalmente, la torta circular plana se divide en 4 partes mediante el trazado de dos diámetros perpendiculares entre sí

CUARTEO MANUAL

PALEO FRACCIONADO Y ALTERNADO. El paleo fraccionado es el más barato y sencillo de los métodos masivos de muestreo el cual consiste en mover el lote mediante una pala, ya sea en forma manual o mecánica, separando una muestra formada por una palada de cada N, logrando así una relación de corte t = 1/N. Este método puede dividirse en tres formas de llevarse a cabo: • Paleo fraccionado verdadero. • Paleo fraccionado degenerado. • Paleo alternado. En el paleo fraccionado, las palas extraídas de un lote se depositan en la parte superior de N montones, los cuales, al terminar con el lote M se convierten N muestras potenciales de igual volumen. Esto se muestra en la figura.

En paleo fraccionado degenerado, cada n-ésima palada se deposita en el montón 1 y el resto, n-1 paladas del ciclo, se depositan en el montón 2; en consecuencia, el montón 1 es la muestra predeterminada y el montón 2 es el rechazo. Ver figura

En el paleo alternado se ha caracterizado por N = 2 y una relación de muestreo t = ½, tal como se muestra en la figura En este método existe la posibilidad de una desviación mayor cuando se muestrean menas gruesas, ya que una porción menor o mayor de ellos puede quedar en una de las fracciones.

RIFLE

DIVISOR ROTATORIO

DIVISOR DE MESA

CUARTEO MANUAL

MALLA

ESPATULAS

MUESTREO EN UNA FAJA TRANSPORTADORA DETENIDA

TAMAÑO Y FORMA DE LAS PARTICULAS. Un mineral al ser fracturado, aun cuando originalmente haya sido regular, está formado por una gama de partículas de formas distintas e irregulares que no pueden ser definidas con exactitud, por lo que se opta por adoptar una forma aproximada a fin de darle una descripción adecuada que se le conoce como el diámetro nominal dn Este diámetro se define ya sea en función de una propiedad real de la partícula como su volumen o el área de su superficie. Esto es: 1. Diámetro de superficie 4. Diámetro de Stokes

S ds  

(3.2) 2. Diámetro de volumen. específica

dv 

3

6V 

(3.3) 3. Diámetro del área proyectada.

da 

4 Ap



(3.4)

d st 

18v  ( s  l ) g

5. Diámetro de superficie específica

dv 3 d vs  2 ds

TAMAÑO Y FORMA DE PARTICULA Como podemos ver, es importante definir el diámetro nominal utilizado, siempre que se mencione el tamaño de partícula, puesto que, en las diversas etapas de conminución/clasificación y concentración de minerales, el tamaño de partícula constituye una de las variables de mayor importancia operacional. El comportamiento del mineral a través de las etapas de trituración/cribado, molienda/clasificación, flotación y separación sólido-líquido, dependen en gran medida del tamaño de las partículas tratadas en cada una de estas etapas del proceso. Por lo tanto, tamaño de partícula es una medida representativa de su extensión en el espacio, que dependiendo de la técnica de medición empleada, se puede caracterizar el tamaño de partícula en función de su área superficial, su volumen, su masa, siendo posible asimismo definir relaciones matemáticas de equivalencia entre las distintas metodologías, tal como se muestra en las relaciones matemáticas que se presentan arriba.

ANALISIS GRANULOMÉTRICO. El análisis granulométrico es una operación de control metalúrgico que tiene por objeto estudiar la composición granular de las mezclas de minerales con el fin de conocer el tamaño promedio de partículas, su volumen y su superficie, además, en la medida de lo posible, debe conocerse la forma aproximada de la partícula, tal como: • • • • • • • • • •

Acicular: Forma de aguja. Cristalina: Forma geométrica libremente formada en un medio fluido. Angular: Forma puntiaguda. Dentrítica: Ramificaciones en forma cristalina. Fibroso: Regular o irregularmente filamentado. Escamoso: En forma de hojas o láminas. Granular: Tiene aproximadamente una misma forma irregular equidimensional. Irregular: Carece de cualquier simetría. Modular: Tiene forma redonda irregular Esférica: Forma globular. En el análisis granulométrico se trata de cubrir una variedad muy amplia de tamaño de partículas, teniendo en cuenta que esta variedad sea una de las de mayor importancia industrial, sobre todo cuando se trata de la liberación de los minerales valiosos para ser separados o concentrados, tal como se muestra en la figura.

Separación de un lote de partículas en varias fracciones de tamaño Método

Escala utilizada en micrones

Prueba de tamizado

100 000 a 10

Elutriación

40 a 5

Microscopía (óptica)

50 a 0,25

Sedimentación (gravedad)

40 a 1

Sedimentación (centrífuga)

5 a 0,05

Microscopía electrónica

1 a 0,005

• •

Por tanto, los fines particulares del análisis granulométrico de los minerales son: Determinación de la gama de tamaño de partículas. Separación de ellas de acuerdo con su tamaño. Operacionalmente, un análisis granulométrico completo, consiste en hacer pasar un peso determinado de mineral representativo de la muestra original, por una serie de tamices o mallas ordenadas de arriba hacia abajo, es decir, de la malla de mayor abertura a la de menor abertura, tal como se muestra en la figura

TAMIZADO La separación de materiales de tamaños diferentes tiene, en muchos casos, gran importancia por constituir el medio de preparar un producto para su venta en el mercado, o para una operación subsiguiente. Por otra parte, esta separación suele constituir un método de análisis físico, tanto para el control de eficacia en estas operaciones básicas, tales como la trituración y la molienda, como para determinar el valor de un producto para algunas de sus aplicaciones específicas. El aparato puede estar formado por barras fijas o en movimiento, por placas metálicas perforadas, o por tejido de hilos metálicos. El tamizado consiste en separación de un mezcla de partículas de tamaño mas uniforme que la mezcla original. El tamizado en seco se aplica a materiales que contienen poca humedad natural o que fueron desecados previamente. El tamizado en húmedo se efectúa con adición de agua al material en tratamiento, con el fin de que el líquido arrastre a través del tamiz a las partículas mas finas. El material que no atraviesa que los orificios del tamiz se designa como rechazo o fracción negativa. Utilizando mas de un tamiz, se producen distintas fracciones de tamizado y pueden designarse según los tamaños de los orificios o según el número de mallas por unidad de superficie, utilizados en la separación.

TAMICES Y SELECCION DE TAMICES. Los tamices son depósitos generalmente de forma cilíndrica en cuyo fondo llevan una malla que es una trama de alambre de distintas aberturas. Estas mallas se designan por el tamaño nominal de la abertura, que es la separación central nominal de los lados opuestos de una abertura cuadrada o el diámetro nominal de una abertura redonda. Las telas de alambre de las cribas se tejen para producir aberturas cuadradas normalmente uniformes dentro de las tolerancias necesarias. La tela de alambre en las cribas con una abertura nominal de 75 m y las más grandes es de tejido simple, mientras que en las telas con aberturas menores de 63 m, los tejidos pueden ser cruzados.

Malla

Tejido como entrelazado Plana

Cuadrada

Descripción de la textura

 

Alambres de urdimbre y trama de la misma sección, espaciado y material

1

 

Alambres de urdimbre y trama de igual sección, espaciado y material

2

Alto rendimiento

Alambre de urdimbre de sección más gruesa que el alambre de trama

3

Rectangular

Alambres de urdimbre y trama espaciados en forma distinta

4

Alambres de urdimbre y trama de diferente sección, los alambres más finos se colocan lado a lado

6

A cuatro tablas

Rectangular

Plana A cuatro tablas

Tejido holandés Tejido holandés invertido Plana Tejido holandés de alta porosidad

Triangular

Tejido holandés A cuatro tablas

Imagen No.

Tejido como textura

Tejido holandés

Los alambres más finos son de menor sección que el diámetro de la esfera tangencial a los alambres que forman la malla Los alambres más finos están imbricados

5

7

8

9 10

La serie de tamices se estandarizan de acuerdo a una progresión geométrica, siendo una razón de para la serie normal, para la serie doble y la serie que hace posible una clasificación más estrecha de las partículas. Así, para la serie normal, si se denomina por xi al tamaño de la abertura de la malla de un tamiz, tendremos la siguiente serie: xi -1 = 2 xi = Malla inmediata superior. xi = Abertura de malla base. xi + 1 = xi /= Malla inmediata inferior

Como podemos ver, cada uno de estos tamices se puede identificar por un número. Pero desde 1962 los tamices se designan por el tamaño de la abertura, que ofrece directamente al operario la información que necesita. Asimismo se conocen las siguientes series: • Serie TYLER  Americana • Serie ASTM-E-11-61  Americana • Serie AFNOR  Francesa • Serie BSS-410  Británica • Serie DIN-4188  Alemana Cuando no se tiene mallas o las partículas son mayores a 4” se mide la longitud más grande, tal como se muestra en el esquema

a) Formas de dimensionar una partícula mineral c) Esquema físico de un tamiz

b) Producción de partículas

PRESENTACION DE LOS RESULTADOS DE UN ANALISIS GRANULOMETRICO. Los datos obtenidos de un análisis granulométrico pueden ser presentados mediante un arreglo como el que se muestra en la tabla NUMER DE MALL A

ABERTURA DE MALLA EN m xi

PESO RETENI DO EN g wi

% RETENI DO PARCIAL f(xi)

% RETENI DO ACUMUL ADO G(xi)

xo

0,00

0,00

0,00

100,00

x1

w1

f(x1)

G(x1)

F(x1)

x2

w2

f(x2)

G(x2)

F(x2)

x3

w3

f(x3)

G(x3)

F(x3)

x4

w4

f(x4)

G(x4)

F(x4)

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

xn - 1

wn – 1

f(xn - 1)

G(xn - 1)

F(xn.-1)

xn

Wn

f(xn)

G(xn)

F(xn)

x

w

f(x

)

G(x

)

% PASANT E ACUMUL ADO F(xi)

F(x

)

OBJETIVOS La separación por tamaños de materiales industriales es extremadamente usada, los tipos de equipos son muchos y variados. El zarandeo es llevado generalmente para materiales gruesos y la eficiencia rápidamente decrece con la finura. Las zarandas muy finas son muy frágiles y costosas y tienden a ser tapados fácilmente con las partículas retenidas Los principales objetivos para el zarandeo en la industria minera son: 1. Evitar la entrada de partículas mas finas que la boca de descarga (underzise) en las máquinas chancadoras, así aumentando su capacidad y eficiencia. 2. Evitar que el material mas grueso que la boca de descarga (overzise) de las chancadoras pase a la siguiente etapa en las operaciones del circuito cerrado de chancado fino y molienda. 3. Preparar el material a un tamaño casi uniforme para los procesos de concentración gravimétrica. 4. Producir un producto final casi uniforme, especialmente en la preparación del material de construcción.

TIPOS DE CEDAZOS 1.- CEDAZOS FIJOS 1.1.- LOS RASTRILLOS.Se usan mucho para el tamizado en grandes tamaños, en especial los superiores a 2,5 cm. Están constituidos por un grupo de barras paralelas, separadas en sus extremos mediante espaciadores. Las barras pueden estar dispuestas horizontalmente y hallarse inclinadas en sentido longitudinal, de 20 a 50 grados sexagesimales sobre la horizontal, según la naturaleza del material a tratar, en algunos casos, se utilizan rieles invertidos. Debido al desgaste que sufren las barras, estas suelen ser de acero al manganeso. En cierto tipo de rastrillos. Unas cadenas sinfín, montadas sobre poleas acanaladas, pueden reemplazar a las barras y constituyen el llamado rastrillo de cadenas. 1.2- TAMICES FIJOS.Se construyen con placas metálicas perforadas, así como también con tejidos metálicos que suelen disponerse en ángulo hasta de 60° sexagesimales, con la horizontal. Estos tamices se usan en las operaciones intermitentes de pequeña escala. Cuando hay que tratar un elevado tonelaje las cribas fijas se reemplazan por las vibratorias. 2.- TAMICES VIBRATORIOS.Se utilizan para grandes capacidades. El movimiento vibratorio se le comunica al tamiz por medio de levas con una excéntrica y un volante desequilibrado. El tamiz puede poseer una sola superficie tamizante o llevar 2 o 3 tamices en serie. El tamiz se acciona por un eje excéntrico. Los hilos del tamiz se mantienen en posición correcta bajo tensión,. El volante esta montado excéntricamente sobre el eje y hace de contrapeso para equilibrar la armadura. En otros tipos de tamiz, la armadura vibratoria esta montada sobre resortes y se mueve mediante un eje accionado por correas,

3.- CEDAZO OSCILANTE O DE SACUDIDAS. Los aparatos de esta clase consisten, en esencia en una ceja rectangular, de poca profundidad, cuyo largo es de 2 a 4 veces mayor que su ancho, a laque falta uno de sus lados menores por tanto es abierta en uno de sus extremos, y provista de un cedazo en el fondo. Se da a esta caja, por medio de mecanismos adecuados un movimiento de sacudida, el que, por si solo, o ayudado por una cierta inclinación que se da en la superficie tamizante, hace avanzar el material que no pasa, hacia el extremo de descarga. El modo como se sostiene el cedazo, así como el de imprimirle el movimiento deseado, varían considerablemente, en la forma mas simple, el cajón se sostiene sobre 4 varillas flexibles verticales, o se cuelga del techo por cuatro cadenas, en las esquinas del rectángulo, imprimiéndosele el movimiento por medio de una excéntrica corriente. Esta clase de cedazos se usa mucho en el tratamiento de la hulla y de sustancias no metálicas, como fosfatos, etc. Pueden usarse en seco o en húmedo, teniendo un fuerte consumo de agua, no convienen este tipo de cedazos en minerales arcillosos, por la facilidad que se formarían grumos (bolas) y conglomeraciones a causa del movimiento y forma de avance. El desgaste de estos aparatos y el costo de reparación es relativamente bajo.

EFICIENCIA DE CLASIFICACION La eficiencia mas precisa es la referida a la relación entre l mineral fino y el material fino contenido en la alimentación a la zaranda, se estima por análisis granulométrico .

La eficiencia de clasificación no alcanza el 100%, un buen rango será entre 60 y 70%. La relación matemática que sintetiza el criterio de eficiencia es el siguiente.

10,000(e  v) E e(100  v) Donde: E = eficiencia de clasificación e = % de peso del material clasificable en alimentación. V = % de peso del material clasificable en rechazo. Los tamaños mayores en la alimentación serán representados en % en peso por “e” y “v” y serán correspondientes al rechazo del tamiz

OPERACIÓN Y CALCULOS DE MUESTRAS ESTANDARIZACIÓN DE HUMEDAD Los cálculos para determinar la humedad en muestras de mineral procedentes de mina o en concentrados despachados al ferrocarril, se realiza con el fin de obtener el peso seco de los minerales y de los concentrados.

Humedad del mineral Para ello, se obtiene una muestra por cada guardia en un recipiente que debe permanecer tapado, con la finalidad de evitar que se evapore el agua que contiene la muestra.

Operación La muestra obtenida, se mezcla repetidas veces con el fin de uniformizar la humedad en la porción que se toma para la determinación. Pesar 1000 g de mineral en una bandeja previamente tarado. Introducir la muestra a la estufa (a 100ºC) por un periodo de 2 a 3 horas para el secado Revolver la carga cada hora para ayudar a secar mejor la muestra. Retirar la muestra seca y dejar enfriar antes de pesar. Comprobar que la muestra esté completamente seco

Humedad de Concentrado La muestra de concentrado que se obtiene de cada carro, durante las 8 horas, se conservan en depósitos tapados para evitar pérdidas de humedad por evaporación.

Operación La muestra que se obtiene, mezclarla repetidas veces con el objeto de uniformizar la humedad. Pesar 500 g de concentrado en una bandeja tarada. Introducir a la secadora (100ºC) por espacio de 2 a 3 horas. Comprobar que la muestra está completamente seca, introduciendo una espátula a la muestra, en el cual no se debe pegar la carga. Retirar la muestra, dejar enfriar y luego pesar repetidas veces, comprobando que el peso no varia, es decir que toda el agua ha sido evaporada.

CALCULO DE PROCENTAJE DE HUMEDAD Para determinar la humedad, se procede de la siguiente forma: Efectuar la diferencia entre el peso de la muestra seca y el peso de la muestra húmeda. La diferencia entre el peso hallado, multiplicar por 2 y el producto dividir entre 100 (separar 2 cifras a la derecha). El resultado será el % de humedad que tiene la muestra. Ejemplo: Se toma una bandeja y se tara, este peso es 1.615 g, se coloca sobre la balanza y se agrega 5.000 g de concentrado obtenido de un muestreo de carros (el concentrado es previamente mezclado para uniformizar la muestra). El peso de la bandeja con la muestra deben sumar a 6.615 g se coloca la bandeja a la secadora durante 90 minutos, luego se rompe las costras con el machacador y se deja por 30 minutos más (se introduce la espátula, se levanta y se deja caer la muestra, como el concentrado no se pega a la espátula es señal que se encuentra seco). Se retira la bandeja y se deja enfriar, luego se coloca sobre la balanza y el peso seco es de 6.200 g. Entonces:

a)Peso de la bandeja (tara) Peso de la muestra húmeda

1.615 g 5.000 g 6.615 g

b)Peso de bandeja + peso de muestra seco 6.200 g c)Peso de la diferencia: Peso húmedo Peso seco Diferencia

6.615 g 6.200 g 415 g

d) Cálculo del porcentaje de humedad: 415 * 2 = 830 = 8.3 % de agua 100 100 De la misma forma, se puede determinar la humedad en minerales procedentes de la mina, para el cálculo del tonelaje.

DETERMINACION DE % SOLIDOS Pulpa = Mineral pulverizado+H2O en diferentes proporciones Dilución:

L D S 100 D P P 100  30 7 D  30 3 D  7 a3 D

P  %S

ó

7 Liquido  3 Solido

600cc peso 1008.77gr. se tiene: xLiq. 7  1008.77 3 7 X  1008.77   2353.79 gr. agua 3

7/3

Peso pulpa  2353.79  1008.77  3362.57 gr Peso mineral %S  x100% Peso pulpa 1008.77 x100% 3362.57 % S  30% %S 

Determinación de la densidad de la pulpa (W) en gr./ltr

 W  1000  P 100  WxK  S 1 K S W  1000 w K 100  P D P

Donde :

K  Constante de sólidos S  Graveda despecifica del mineral w  Peso moineral para formar un Ltr . de pulpa W  Densidad pulpa P  Po sen taje sólidos

(S) se determina mediante el método de la Probeta

PROCEDIMIENTO Probeta de 1Ltr. Muestra mineral por cuarteo = 120gr. Volumen inicial agua en probeta = 500cc. Volumen final de pulpa en probeta = 530cc. ΔV=Vf-Vi=530-500 ΔV=30

Peso mineral 120 gr S  V 30cc S  4 gr / cc Calcular el peso de mineral y volumen de agua para formar un Ltr. de pulpa, con un mineral que tiene S=4gr/cc, con 20% Base: 1Ltr. pulpa Donde: X= Peso mineral Y= Volumen de agua

S 1 4 1 3    0.75 S 4 4  W  1000  P  20   100  Wx0.75  K

100W  1x10 5  20 xW 0.75 W  1176.47 gr. / Ltr. 100  P 100  20 D  P 20 4 D 1 Peso min eral : W  1000 K 1176.47  1000 w 0.75 w  235.29 gr.  58.82cc min eral w

Donde : X  235.29 gr. Peso de agua  1176.47 gr. / Ltr.  235.29 gr  941.18gr de agua Peso de agua  941.18gr de agua ó 941.18cc de agua Peso min eral 235.29 Volumen min eral    58.82cc S 4

DETERMINACION DEL PESO ESPECIFICO DE MINERALES INTRODUCCION. La densidad de los minera1es roca es una propiedad física que se aprovecha para concentrar minerales de interés económico y para e1 control de proceso en 1a industria metalúrgica. La densidad o peso especifico de un mineral esta directamente relacionado a 1a densidad del agua cuyo máximo valor es prácticamente 1 (0.999973) a una temperatura de 4°C, las unidades se expresan en gr./cm3 o Kg./l. Las determinaciones son una practica sencilla empleando e1 principio de Arquímedes que establece que un sólido sumergido en agua pierde peso en una cantidad igual al peso de un vo1umen igua1 de agua (volumen de agua desalojado) este volumen es igua1 al volumen del sólido (mineral). Por lo tanto la densidad de un mineral es igual al peso del mineral divido entre el vo1umen de agua desalojado. Volumen de mineral que es igual volumen de agua o líquido desalojado. OBJETIVO: Basados en el principio hidrostático de Arquímedes, determinar 1a densidad por dos métodos diferentes. 1.- Empleando la balanza y probeta graduada (método de campo) 2.- Método Le Chatelier utilizando balanza y matraz graduado, este método proporciona mayor precisión que el primero.

PROCEDIMIENTO: Método de balanza y probeta graduada: 1. Pesar entre 1000 y 1200 gr. de mineral. 2. Llenar con agua al nivel de 2000 ml. una probeta con capacidad de 3000 ml. Introducir cuidadosamente el mineral. Medir e1 volumen de agua desalojado. Determinar 1a densidad. Nota: algunos minerales absorben agua, este último proceso debe permitirse que continué hasta que 1a sustancia este saturada, se deben exc1uir las burbujas de aire. CASO PRACTICO Se determinara la densidad de 1a barita molida a 100 % - 100 mallas mineral que con un mínimo de 4.23 de densidad utiliza 1a industria petrolera en la perforaci6n de pozos por ser químicamente inerte y de alta densidad. Para la determinación se utiliza petróleo o diesel en lugar de agua, por la posib1e existencia de sales minera1es solubles en el agua que provocarían resultados erróneos, PROCEDIMIENTO Pesar 80 gr. de mineral Llenar el matraz con petro1eo o diesel a la marca de 0 Introducir el mineral utilizando el embudo Leer en 1a graduación del matraz e1 volumen del líquido desalojado por el mineral.

CALCULOS: El alumno debe reportar los valores de densidad determinados para cada mineral Nota: En este tipo de minerales se facilita observar con microscopio estereoscopio o lente de 20 aumentos la liberación de valores en una muestra colocada en plato de tentaduras.

RESULTADOS El alumno debe realizar comentarios sobre esta practica y en especial acumular datos y comparar los tiempos de molienda para los diferentes minerales que son utilizados en las practicas de esta materia: de esta manera comprenderá que un molino industrial de determinadas dimensiones proporciona el doble de capacidad en un mineral que el mismo molino con otro mineral de mayor dureza.

La balanza de Penfield, donde el peso específico se determina por la posición de pesas en el brazo derecho graduado

balanza Westfal Existe también una balanza especial, basada en el mismo método, donde la medida del peso específico del líquido viene directamente de la posición de las pesas en el brazo de la balanza

ESTIMACION DEL ERROR DE MUESTREO