Técnicas Asociadas al Tamaño de Grano en la Caracterización de Yacimientos Minerales (Parte 2)

Autores: Miriam Andara, Carmen Rodríguez, Miriam Suarez, Carlos Di Pasquale y Randolpk Ravelo. Centro de Tecnología de Materiales (CTM). FIIIDT. 

 

Teniendo en cuenta la importancia de conocer la distribución del tamaño de las partículas minerales y la liberación de las especies de interés, en el proceso de beneficio del material proveniente de un yacimiento, en la nota técnica: «TÉCNICAS ASOCIADAS AL TAMAÑO DE GRANO EN LA CARACTERIZACIÓN DE YACIMIENTOS MINERALES (Parte 1)» se ha dado a conocer el análisis granulométrico y la curva de moliendabilidad. En esta segunda parte el enfoque está dirigido a las técnicas de Índice de Bond y Grado de Liberación de muestras minerales.

De igual manera, se presenta un resumen de estas técnicas haciendo énfasis en la información que suministran, el procedimiento a seguir y, a modo de ilustración, ejemplos de muestras minerales caracterizadas en la institución.

Índice de Bond

En la trituración y molienda de minerales y rocas, empleando molinos, se consumen grandes cantidades de energía, de las cuales solamente una parte muy pequeña, menos del 1 %, se aprovecha como trabajo útil, es decir, aquel que conduce a un aumento de la superficie del material, mientras que la mayor parte, más del 99 % se pierde, principalmente en forma de calor y de cambios en el régimen del trabajo mecánico.

El diseño de equipos y las operaciones de trituración y molienda requieren un conocimiento preciso de la demanda de energía requerida para la reducción de tamaño del material a procesar. Tradicionalmente se han empleado los índices de Bond y Hardgrove.

El método de Bond es un procedimiento normalizado para establecer el consumo de energía que demanda la reducción de tamaño de un agregado mineral, el cual depende de sus características mineralógicas tales como: composición, cristalinidad, textura y fracturamiento, entre otras. En general se reporta en kilovatios-hora por tonelada métrica.

Bond determinó que el trabajo útil que se ha aplicado a un peso dado de material homogéneo es inversamente proporcional a la raíz cuadrada del diámetro de las partículas del producto. La ecuación básica de Bond es:

donde Wi es el índice de trabajo que se define como el trabajo total necesario para reducir una partícula desde el tamaño infinito a malla 100. El valor de este parámetro se consigue mediante ensayos normalizados en un molino tipo Bond. En la ecuación:

• W_i es el índice del material, en KWh/ton
• Pi es la abertura en micras de la malla de corte
• G_bp es el índice de molturabilidad del material en molinos de bolas, en g/rev
• F₈₀ es el tamaño correspondiente al 80% de pasante de la alimentación fresca, en micras
• P₈₀ es el tamaño correspondiente al 80% de pasante del producto final, en micras

La literatura reporta tablas con el índice de trabajo Bond para los minerales homogéneos. En la siguiente tabla se presentan valores Wi en diferentes minerales según Bond.

Para la determinación del índice de trabajo o índice de Bond en el laboratorio UPM-CTM, se utiliza un molino de bolas estándar de 12 pulgadas de diámetro interno y 12 pulgadas de longitud, con una velocidad de rotación de 70 r.p.m. La carga molturante está constituida por 256 bolas de acero, con un peso aproximado de 22 kg y un área aproximada de 814 plg².

A continuación se presenta un ejemplo de una determinación realizada en el laboratorio. La malla de corte utilizada para la muestra bajo estudio fue la malla 100, de acuerdo con la práctica implementada por Bond.

Los resultados obtenidos del índice de Bond en molino de bolas, para la muestra de mineral aurífero analizada, se muestran en la tabla 2, encontrándose valores de 35,52 kwh/ton, siendo ésta la energía necesaria para la reducción de tamaño del material original (pasante 6 mallas) a un tamaño menor de 100 mallas, que es la malla estándar para este análisis. El valor obtenido para la muestra puede ser atribuido al alto contenido de cuarzo presente en ésta. Por otra parte, al compararlos con los reportados en la bibliografía, para menas auríferas se encuentran valores entre 4 – 47 kwh/ton, se observa que el valor obtenido para dicha muestra se encuentra dentro intervalo para mineral aurífero y cercano al nivel superior.  Este valor tendrá incidencia directa en los costos de operación de una posible planta.

MUESTRA	PNR	Wi (kwh/Ton)
Mineral aurífero	0,546	35,52

Tabla 2. Valores obtenidos del índice de Bond en la muestra de mineral aurífero. PNR: producto neto por revolución. [1]

Los resultados del análisis granulométrico de alimentación, de la molienda y del análisis granulométrico al producto, a la malla de corte de los tres últimos ciclos para la muestras, se presentan en las tablas 3, 4 y 5; información necesaria para el cálculo del índice de bond.

Tamiz N°	Abertura (µm)	Masa Retenida (g)	Masa Retenida Acumulada (g)	% Peso Retenido	% Peso Pasante	% Retenido Acumulado	% Pasante Acumulado
10	2000	180,05	180,05	36,01	63,99	36,01	63,99
16	1180	116,5	296,55	23,30	76,70	59,32	40,68
30	600	93,66	390,21	18,73	81,27	78,05	21,95
60	250	54,47	444,68	10,90	89,10	88,94	11,06
80	180	16,05	460,73	3,21	96,79	92,16	7,84
100	150	7,06	467,79	1,41	98,59	93,57	6,43
140	106	8,25	476,04	1,65	98,35	95,22	4,78
200	75	6,05	482,09	1,21	98,79	96,43	3,57
270	53	6,22	4,88,31	1,24	98,76	97,67	2,33
325	45	2,07	490,38	0,41	99,59	98,09	1,91
400	38	2,9	493,28	0,58	99,42	98,67	1,33
Recolector	-38	6,66	499,95	1,33	98,67	100,00	0,00

Abertura 80% Pasante: 2500 µm

Tabla 3. Análisis granulométrico de la muestra mineral aurífero (Alimentación). Peso de muestra: 500 g

 

Ciclo	No. Rev.	Prod. (g)	Prod. neto (g)	PNR	% C.C.
1	100	142	73	0,73	115,6
2	408	262	193	0,47	213,4
3	617	376	307	0,5	306,2*
4	565	385	316	0,56	313,5
5	504	362	293	0,58	294,8

Peso Mineral  para 700  c.c.: 1073 g

P.P.I.: 307

% Malla Corte: 0,1410

 

Tabla 4. Molienda muestra mineral aurífero.

Tamiz	Abertura (µm)	P.R.  (g)	P.R. + (g)	% P.R. + (g)	%   –
140	106	144,9	144.9	28,99	71,01
200	75	201,8	346,7	69,37	30,63
270	53	86,7	433,4	86,71	13,29
325	45	26,2	459,6	91,96	8,04
400	38	15,8	475,4	95,12	4,88
-400	-38	24,4	499,8	100,00	0,00

Peso Muestra (g): 200

Malla Corte: 100

Abertura 80% Pasante:   105,6 µm

Tabla 5. Análisis granulométrico del producto

 

Grado de Liberación

La liberación se expresa como la cantidad de mineral de interés que puede quedar libre del material estéril cuando se realice una determinada reducción de tamaño. En la figura 1 se muestra en forma gráfica la liberación de una especie mineral, mostrando las partículas libres así como las asociadas, del mineral de interés.

Uno de los datos que mayor relevancia tiene a la hora de definir la posibilidad de beneficio de una mena es su grado de liberación y éste se define como el cociente entre la cantidad de dicho mineral que se encuentra en partículas liberadas dividido entre la cantidad de mineral total, contenido tanto en partículas liberadas como en partículas mixtas. Gaudin (1932). Citado por [6] (Figura 2)

El protocolo para la determinación del grado de liberación en el laboratorio (CTM-UPM) es el siguiente:

1.- Se toman las muestras de cada una de las fracciones obtenidas en el análisis granulométrico.

2.- Se realiza la observación mediante un microscopio estereoscópico SV8 marca ZEISS para la observación de las partículas. Previamente las fracciones son lavadas con agua destilada y etanol a fin de eliminar los finos adheridos y facilitar su observación e identificación mineralógica al microscopio.

3.-Una vez identificados los minerales de interés, se procede a realizar el conteo de por lo menos 300 partículas (libres y asociadas), de manera de garantizar que la determinación del grado de liberación sea lo más cercana posible al valor real.

4.- Se toman micrografías de cada una de las fracciones granulométricas evaluadas.

Es importante señalar que se aplica como criterio de liberación de una especie mineral cuando su porcentaje alcanza valores iguales o superiores al 90%.

En la tabla 6, que se presenta a continuación, muestra un ejemplo para el mineral (Oro y/o pirita) realizado en UPM-CTM. En dicha tabla se puede apreciar que la pirita fresca (Veta) es liberada en un 90 % en la malla 100 (150 µm) para la muestra.  El estudio de liberación de la muestra revela que 90 % de la pirita libera a la malla 100 y un 100 % a la malla 140. En este mismo estudio se encontró que el oro comienza a liberar en la malla 60 (250 µm), partículas de oro libre en las mallas 100, 140, 200 y 270, lo cual indica que el metal de interés presenta una liberación práctica de 150 µm (figura 3). Por otra parte se observaron partículas de oro asociadas principalmente al cuarzo en las mallas superiores.

Muestra	Mineral	Malla +8	Malla +10	Malla +16	Malla +30	Malla +60	Malla +80	Malla +100	Malla +140	Malla +200	Malla +270
		Grado de Liberación (%)
Muestra	Pirita	0	0	0	26	74	77	90	100	100	100
	Oro	0 2 asociadas	0 1 asociada	0 1 asociada	0 1 asociada	50 1 libre y 1 asociada	100 1 libre	100 2 libres	100 7 libres	100 (2 libres)	100 (2 libres)

Tabla 6. Grado de liberación para la pirita y el oro presente en la muestra.

El Centro de Tecnología de Materiales (CTM) de la Fundación Instituto de Ingeniería (FIIIDT) 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

1. CTM-UPM(FIIIDT) Trabajos de Caracterización Metalúrgica
2. Lodoño, Jorge y colaboradores. «Técnicas mineralógicas, químicas y metalúrgicas para la caracterización de menas auríferas». INGEOMINAS. 2010v
3. Fernández, Miguel. “Metodología para Determinación Indirecta del Indice de Bond en Tamaños de Partículas Ultrafinos”. (2012). Tesis Doctoral, p. 181 tomado de 

http://digibuo.uniovi.es/dspace/bitstream/10651/13449/2/TD_miguelonofrefernandez.pdf 4

• 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.
• Ingeniería Metalúrgica – Universidad Nacional del Centro del Perú – HUANCAYO “MICROSCOPIA OPTICA Y SUS APLICACIONES EN METALURGIA LA DETERMINACIÓN DEL GRADO DE LIBERACIÓN MINERALÓGICA” http://www.monografias.com/trabajos-pdf2/determinacion-grado-liberacion-mineralogica/determinacion-grado-liberacion-mineralogica.pdf
• Rus, José y colaboradores. «Uso de la Técnica de Microscopía Electrónica de Barrido como Herramienta para el Estudio de Liberación de Minerales». Acta Microscópica, Vol 20. N° 1, 2011. Pp. 71-77
• Páginas Web:

https://www.911metallurgist.com/metalurgia/grado-de-liberacion-de-particulas/#:~:text=La%20liberacion%20se%20expresa%20como,muestra%20en%20la%20figura%20anterior.

https://es.scribd.com/doc/88726628/Determinacion-Grado-Liberacion-Mineralogica

 

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