Procesos Industriales en Minería: Chancado, Molienda, Flotación y Separación de Minerales

Chancado: Reducción de Tamaño en la Minería

El chancado es la primera etapa en el proceso de reducción del tamaño de las rocas minerales. Su objetivo principal es disminuir el tamaño de los fragmentos más grandes hasta obtener un tamaño uniforme de media pulgada.

Etapas del Chancado

Para lograr la reducción a media pulgada, se utiliza una combinación de tres equipos en línea:

1. Chancador Primario: Reduce el tamaño de los fragmentos a ocho pulgadas de diámetro.
2. Chancador Secundario: Disminuye el tamaño del material a tres pulgadas de diámetro.
3. Chancador Terciario: El material mineralizado alcanza finalmente un tamaño de media pulgada.

Tipos de Chancadores

Los chancadores primarios se caracterizan por la aplicación de fuerza a baja velocidad sobre partículas ubicadas entre dos superficies. Existen dos tipos principales:

1. Chancador de Mandíbula: Equipos dotados de dos placas o mandíbulas, donde una de ellas es móvil y presiona rápida y fuertemente a la otra, fracturando el material que se encuentra entre ambas.
2. Chancador Giratorio: Utilizados principalmente en el chancado primario. Están formados por una superficie fija y otra móvil con forma de cono invertido. La superficie móvil se desplaza con un movimiento excéntrico y tritura el mineral al encontrarse con la superficie fija.

Tipos de Chancadores de Mandíbula

• Tipo Blake: Tiene el pivote en la parte superior, lo que proporciona un área de entrada fija.
• Chancadora Dodge: La mandíbula tiene el pivote en la parte inferior, lo que genera un área de admisión variable, pero un área de descarga fija.

Chancadores Secundarios y Terciarios

Estos equipos utilizan la energía cinética de un cuerpo en movimiento, que se transforma en energía de deformación al impactar. La resistencia al choque aumenta con la finura de los fragmentos, ya que son más homogéneos que los fragmentos gruesos.

Los chancadores más comunes en estas etapas son los de cono, aunque también se emplean chancadores de rodillo y molinos de martillo. En el chancado terciario, se utiliza una abertura de salida menor.

Chancador de Cono

Es un chancador giratorio modificado, con un diseño aplanado de la cámara de chancado para lograr una alta capacidad y una alta razón de reducción del material. El objetivo es retener el material por más tiempo en la cámara para una mayor reducción.

Molienda: Liberación de Minerales

Objetivo de la Molienda

La molienda continúa reduciendo el tamaño de las partículas del mineral hasta alcanzar una granulometría máxima de 180 micrones. Esto permite la liberación de la mayor parte de los minerales de cobre en forma de partículas individuales.

Proceso de Molienda

La molienda se realiza en grandes equipos giratorios o molinos de forma cilíndrica, mediante dos métodos: molienda convencional o molienda SAG. En esta etapa, se añade agua al material mineralizado para formar un fluido lechoso, junto con los reactivos necesarios para el proceso de flotación.

Molienda Convencional

Se realiza en dos etapas, utilizando molinos de barras y molinos de bolas, aunque en plantas modernas solo se utiliza el segundo. En ambos, el mineral se mezcla con agua para una molienda homogénea y eficiente. La pulpa obtenida se lleva a la etapa de flotación.

Molino de Barras

Este equipo contiene barras de acero de 3,5 pulgadas de diámetro como elementos de molienda. El molino gira con el material proveniente del chancador terciario, que llega continuamente por una correa transportadora. El material se muele por la acción del movimiento de las barras que caen sobre el mineral.

Molino de Bolas

Este molino, de dimensiones 16 x 24 pies (4,9 m de diámetro por 7,3 m de ancho), está ocupado en un 35% de su capacidad por bolas de acero de 3,5 pulgadas de diámetro. En un proceso de aproximadamente 20 minutos, el 80% del mineral se reduce a un tamaño máximo de 180 micrones.

Molienda SAG

Los molinos SAG (semiautógenos) son equipos de mayores dimensiones (36 x 15 pies, es decir, 11,0 m de diámetro por 4,6 m de ancho) y más eficientes. Acortan el proceso de chancado y molienda.

Proceso de Molienda SAG

El mineral se recibe directamente del chancador primario, con un tamaño cercano a 8 pulgadas, y se mezcla con agua y cal. Se reduce por la acción del mismo material mineralizado y por bolas de acero de 5 pulgadas de diámetro, que ocupan el 12% de su capacidad. Estas bolas son lanzadas en caída libre cuando el molino gira.

Chancado y Molienda: Consideraciones

El conjunto de chancado y molienda es más efectivo y consume menos energía con el uso de molinos SAG, ya que no se requieren las etapas de chancado secundario ni terciario. La mayor parte del material molido en el SAG va directamente a la flotación, y una pequeña proporción puede ser enviada a un molino de bolas.

Flotación: Separación de Minerales Sulfurados

Objetivo de la Flotación

La flotación es un proceso físico-químico que permite separar los minerales sulfurados de cobre y otros elementos, como el molibdeno, del resto de los minerales que componen la roca original.

Proceso de Flotación

La pulpa proveniente de la molienda, con los reactivos necesarios, se introduce en celdas de flotación. Desde el fondo de las celdas, se hace burbujear aire y se mantiene la mezcla en constante agitación.

Pirometalurgia e Hidrometalurgia

• Pirometalurgia: Obtención y recuperación de metales usando calor, como en la fundición.
• Hidrometalurgia: Extracción y recuperación de metales usando soluciones líquidas, acuosas y orgánicas.

Harneado: Clasificación de Granos

El harneado es una operación de clasificación dimensional de granos de forma y dimensiones variables. Consiste en presentar estos granos sobre una superficie perforada que deja pasar los de menor tamaño, mientras que los de mayor tamaño son rechazados y evacuados separadamente.

Objetivos del Harneado

1. Separar fragmentos gruesos para eliminarlos o enviarlos a una nueva etapa de chancado.
2. Separar fragmentos pequeños como producto final o para eliminarlos.
3. Clasificar el producto fragmentado en dimensiones comerciales.
4. Clasificar productos para tratamientos mecánicos, físicos o químicos.
5. Extraer material que cumple con las especificaciones del producto desde la alimentación a una chancadora, mejorando la capacidad y eficiencia de la máquina.

Criterios para Elegir una Superficie Cribante

1. Solidez y resistencia al desgaste, rotura por fatiga y deformación.
2. Regularidad en las aberturas.
3. Alto porcentaje de superficie de paso en relación con la superficie total.
4. Baja propensión al enllantado.
5. Baja propensión a obstrucciones por atascamiento o enclavamiento de granos.

Factores que Afectan la Capacidad del Harnero

1. Porcentaje de rechazo en el material a cribar.
2. Porcentaje de granos difíciles.
3. Contenido de humedad.
4. Forma de los granos.

Tipos de Harnero

Harnero Estacionario

Se utilizan en sistemas con partículas gruesas en los circuitos de chancado, como las parrillas o grizzlies.

Harnero Vibratorio

Presenta las partículas repetitivamente en la superficie del harnero, que tiene aberturas de igual tamaño. Se clasifican en:

1. Harnero vibrante dependiente, con vibración rectilínea normal a la superficie.
2. Harnero vibrante dependiente, con vibración circular.
3. Harnero vibrante horizontal o ligeramente inclinado, con vibración dirigida.

Hidrociclón: Separación por Densidad

La pulpa de alimentación entra tangencialmente a la parte cilíndrica del hidrociclón bajo presión, generando una rotación alrededor del eje longitudinal. Las partículas más gruesas, debido a la aceleración centrífuga, giran cerca de la pared y son evacuadas por la boquilla inferior. Las partículas finas, junto con la mayor parte del líquido, son transportadas por un segundo torbellino ascendente y salen por un tubo central en la parte superior. El tamaño de separación se ajusta entre 10 y 500 micrones regulando la aceleración del torbellino y variando la geometría y toberas del hidrociclón.

Glosario de Términos

• Pivote: Parte del chancador de mandíbula que permite moler la muestra.
• Superficie cribante: Debe ser sólida y resistente.
• Coraza: Compuesto que combina las mejores características de las aleaciones metálicas.
• Araña: Parte superior del chancador cónico.
• Manto: Parte inferior de la trituradora.