Autores: Miriam Andara, Carmen Rodríguez, Miriam Suarez, Carlos Di Pasquale y Randolpk Ravelo/ Centro de Tecnología de Materiales (CTM). FIIIDT.
Como se explicó en la Nota Técnica “TÉcnicas analíticas mÁs utilizadas en la caracterizaciÓn mineralÓgica del yacimiento mineral”, la caracterización mineralógica aporta información sobre los tipos de asociaciones mineralógicas propias del material de trabajo y la distribución de tamaños de partícula de las especies minerales y, por consiguiente, los tamaños de liberación de ellas. Dicha información da indicios de las oportunidades que tiene el material para ser beneficiado por uno u otro medio. Así se dispone del criterio para saber hasta qué grado de molienda se debe llevar el material. Esta es una información crucial en el proceso de beneficio del material, puesto que el tamaño y la liberación de la partícula son variables decisivas que deben manejarse con mucho cuidado para obtener los mejores resultados en las operaciones de beneficio y procesos extractivos. Se debe tener en cuenta que la operación de molienda es costosa, por tanto, es determinante optimizar esta operación unitaria.
Entre las técnicas asociadas con el tamaño de grano se encuentran: el Análisis Granulométrico, la Curva de Moliendabilidad, el Índice de Bond y el Grado de Liberación de las Partículas Minerales. A continuación se presenta un resumen de estas técnicas haciendo énfasis en la información que suministran cada una de ellas, su protocolo de ejecución, así como algunos ejemplos de muestras minerales caracterizadas en la institución.
En esta primera parte nos enfocaremos en las técnicas de análisis granulométrico y curva de moliendabilidad de muestras minerales.
Análisis Granulométrico
El material empleado en las operaciones de beneficio y extracción está constituido por partículas de una amplia variedad de tamaños. Es precisamente el rango en el tamaño de partícula el que determina en gran medida la respuesta del material a dichas operaciones. Por ello, la información que aporta un análisis granulométrico es crucial en el procesamiento de un material. La forma más común para referirse al tamaño de partícula de un material es definiendo la malla por la cual el 80% de la masa de ese material, pasa. Es decir, el tamaño por debajo del cual está el 80% de la masa del material. Es lo que se llama el d80, en el lenguaje minero-metalúrgico. El d80 queda establecido con un análisis de distribución de tamaño de partícula, sin embargo, no se encuentra limitado solamente a esta información.
El análisis granulométrico por tamices consiste principalmente en hacer pasar el material a través de una serie de tamices ASTM o TYLER de manera que la fracción con un tamaño de partícula mayor al agujero de la malla del tamiz, queda retenido en ella. Este análisis puede realizarse en seco o en húmedo.
Análisis Granulométrico en Seco
Este análisis se realiza forzando el paso del material a través de las mallas por medio del sacudimiento producido por una máquina (Ro-TAP) especialmente dispuesta para ello (figura 1), en cuyo caso se tiene el análisis en seco.
El procedimiento de análisis granulométrico en seco es el siguiente:
- Se pesa la muestra (entre 200 y 500 g).
- Se conforma la serie de tamices (ASTM o TYLER) dependiendo de la muestra a ser analizada (normalmente entre mallas 10 a 400 y fondo).
- Se procede al tamizaje en el Ro-tap.
- Se extrae y se pesa el material retenido en cada tamiz.
- Se llena el formato de hoja de cálculo.
Análisis Granulométrico en Húmedo
En este análisis, el paso de material a través de las mallas se promueve por el arrastre producido por el agua. El análisis por vía húmeda promueve la desaglomeración de las partículas evitando que partículas finas queden adheridas a las gruesas, lo cual aportaría inexactitudes al análisis. El análisis en seco busca evitar este fenómeno por medio de un mayor tiempo de sacudimiento. Por esta razón, normalmente el análisis de materiales con granulometría fina se realiza por vía húmeda.
El procedimiento de análisis granulométrico en húmedo consiste en:
1. Se pesa la muestra (entre 200 y 500 g).
2. Se conforma la serie de tamices según el tipo de muestra a ser analizada (usualmente entre mallas 10 a 400).
3. Se ordenan los tamices sobre un recipiente receptor de agua de lavado, el cual sustituye el fondo.
4. Se coloca en la primera malla el material.
5. Se lava el material en cada malla.
6. Se seca y se pesa el material acumulado en cada tamiz.
7. Se seca y se pesa el material del reservorio.
8. Se llena el formato de análisis (hoja de cálculo).
En la tabla 1 se muestra un ejemplo de un análisis granulométrico realizado a una muestra de arena aurífera. Previamente la muestra fue homogeneizada, cuarteada y secada a 110 °C; y posteriormente se procedió a realizar el tamizado en seco, utilizando para ello la siguiente serie de tamices ASTM: 6, 10, 16, 30, 60, 80, 100, 140, 200, 270, 325, 400 y fondo.
La arena presenta una pequeña cantidad (1,6 %) retenida en malla 16 (1,1 mm). A partir de la malla 60 se observa entre 64% menor de 250 µm y un 19% pasante malla 200 (75 µm). En la figura 2 se presenta el diámetro de partícula D80 obtenido de este análisis (D80≈ 350µm).
Curva de Moliendabilidad
El proceso de molienda con los molinos de bolas, empleado en minería, es un proceso que depende de dos factores: la resistencia mecánica de la roca y los minerales en sí y la fuerza de molienda de la máquina.
La molienda (curva de moliendabilidad) de un mineral a escala laboratorio se realiza por pruebas experimentales de molienda para un rango de tamaño de partícula en función del tiempo. En estos ensayos se mantienen constantes las otras variables como son la distribución de las cargas de las bolas en el molino, velocidad de molienda y cantidad del material de alimentación, entre otros.
Como se sabe, la liberación de los granos del mineral requiere normalmente una molienda hasta un tamaño específico, en el cual todas las partículas sean menores al tamaño de liberación, por ejemplo menor de 100 µm de diámetro.
Para obtener la curva de moliendabilidad, en el laboratorio se realizan varios ensayos de molienda en el molino de bolas, con el mismo material de alimentación (por ejemplo, tamaño inicial 16 mallas) a diferentes tiempos, como pueden ser: 5, 10, 15, 20 y 30 minutos), luego se incrementa el tamaño de partícula y se repiten los ensayos, así sucesivamente. Posteriormente se elaboran las curvas de pasante acumulado (%) vs. tamaño de partícula de cada una de las pruebas de molienda a diferentes tiempos (Figura 3).
En la tabla y en la gráfica de la figura 4 se tiene para un tiempo de 0 minutos el 45,58% pasante a la malla 200, para un tiempo de 4 minutos el 60,45%, para 8 minutos 67,74%, para 12 minutos de 75,10% y para 16 minutos de 84,12%.
Esto representa una disminución en el tiempo de residencia de las partículas en el interior del molino y, por lo tanto, se puede establecer una reducción en el rompimiento de partículas.
En este ensayo se determina el tiempo óptimo para reducir al tamaño de partícula requerido para la liberación del mineral.
El Centro de Tecnología de Materiales (CTM) de la Fundación Instituto de Ingeniería cuenta con el personal calificado y equipos de laboratorio para garantizar la adecuada preparación de las muestras minerales para garantizar su trazabilidad y confiabilidad de los resultados finales.
Referencias bibliográficas
- CTM-UPM(FIIIDT) Trabajos de Caracterización Metalúrgica
- Chero, Rafael. “Analisis y Distribución Granulométrica”. (2012) tomado de
- Lodoño, Jorge y colaboradores. «Técnicas mineralógicas, químicas y metalúrgicas para la caracterización de menas auríferas». INGEOMINAS. 2010v
- Salazar, Omar. “Aptitud en la Molienda de Minerales Mixtos para la Liberación de Oro a Nivel Experimental de la EMPRESA MACDESA. Universidad Nacional “José Faustino Sánchez Carrión” Perú, 2018 Borrador de tesis de grado.
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