2. extracción de minerales de hierro 2016

Dr. Ing. Robinson A. Constanzo Rojas

Marzo de 2016

SIDERURGIA Y ACERIAExtracción de minerales de hierro

Minerales de hierro

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El Hierro constituye un 5% de la corteza terrestre, éste elemento secaracteriza por tener propiedades magnéticas, ser maleable, blando y conun brillo metálico.El proceso de extracción del hierro es la base de la industria siderúrgica,éste debe tener como mínimo una ley de 40 %, para el que el proceso seaviable.

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Minerales de hierro

Ejemplos de herramientasencontradas en Europadel Este fabricadas enhierro alrededor del año500 A.C.

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ÓxidosHematita(Fe2O3)Magnetita(Fe3O4)

Hidróxidos:Limonita FeO(OH)*nH2OGoethita Fe(OH)H2OCarbonatos:Siderita (FeCO3)Pirita (FeS2)Olivino (fayalita (Fe2SiO4))

Minerales de hierro

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Minerals in iron ores

Minerales de hierro

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Minerals in iron ores

Minerales de hierro

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Minerales de hierro

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Minerales de hierro

Año 2010

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Minerales de hierro

Principales yacimientos de minerales ferrosos en Chile

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CAP

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Elemento reductor: Carbón mineral

Esquema de extracción de minerales ferrosos

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• Roca = Material duro que forma la corteza terrestre• Yacimiento Mineral = Concentración de minerales.• Ganga = Material sin valor económico presente en la roca.• Mena = Mineral + Ganga• El contenido metálico de la mena se denomina “Ley”. Eje.: Un mineral de 1.2 % Cu, implica 1.2 gr de Cu en 100 gr de mineral.

Para liberar un mineral de la ganga, es decir que una partícula tenga solo mineral o ganga, esnecesario reducir el tamaño. La reducción de tamaño se lleva a cabo mediante un procesode “Chancado” y luego un proceso de “Molienda”.

Extracción de minerales ferrososElementos de conminución

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Para separar el mineral útil de la ganga es necesario reducir el tamaño de las partículashasta alcanzar el nivel adecuado de liberación de las especies minerales. Esto se lograreduciendo el mineral hasta un tamaño de partícula muy inferior al tamaño del grano de lasespecies de interés. El rango típico de tamaño de liberación para especies mineralógicascomunes en la industria chilena del cobre es de 45-75 [m]. La Figura siguiente muestra elefecto de la reducción de tamaño en la liberación.

Efecto reducción de tamaño.


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La separabilidad de una especie mineral de interés desde una mena, serepresenta en la siguiente Figura.

Ejemplo de asociación de mineral.

En la Figura se considera una distribución que contiene partículas condiferentes proporciones de mineral valioso A (color blanco) que se desearecuperar.


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Chancador de mandíbula primario Chancador secundario

Extracción de minerales ferrososEquipos de conminución

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CaracterísticasEnergía (W): 18-800 kwPeso: 4000-60000 kgCapacidad (t/h): depende del modeloDimensión (L*W*H): 8220x3620x2795mm


Molinos rotatorio de bolas

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Equipo de clasificación de tamaño departículas compuesto de mallas de acerogoma, que pueden ser fijas o estarsometidas a un movimiento vibratorio. Porlo general el harnero está constituido poruna malla superior y una malla inferior.Se obtienen dos productos, un productogrueso cuyo tamaño de partícula es mayorque la abertura de la malla y un productofino cuyo tamaño de partícula es menorque la abertura de la malla.

Extracción de minerales ferrososEquipos de clasificación

Harnero industrial

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Especificaciones de bolas para cada molienda1) Bolas para molienda de Acero al Cromo

- Gravedad Específica: 7.8- Dureza: ROCKWELL C 62 - 66- Costo Relativo: Bajo a Moderado- Tamaños Disponibles: 1mm a 3.2mm

2) Bolas para Molienda de Acero Inoxidable - Gravedad Específica: 7.7- Dureza: ROCKWELL C 55-64- Costo Relativo: Moderado- Tamaños Disponibles: 1/8“ a 3/4"

3) Granalla de Acero, Endurecido en toda la masa-Gravedad Específica: 7.7-Dureza: ROCKWELL C 55 - 60-Costo Relativo: Bajo-Tamaños Disponibles: 1mm a 2.80mm


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Prensas de rodillo


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Chancador de rodilloLas chancadoras de rodillos o rodillos de trituración tienen una aplicación útil en el casode materiales desmenuzables, pegajosos, congelados y alimentaciones poco abrasivas comocaliza, carbón, tiza, yeso, fosfato y menas blandas de hierro. Las chancadoras de mandíbula ygiratorias

El modo de operación de las chancadorasde rodillo es extremadamente simple. Lamáquina consiste de dos cilindroshorizontales que giran uno en dirección alotro. Al revés que con las chancadorasgiratorias donde la reducción es progresivapor presiones repetidas, el proceso en losrodillos es una sola presión. El tamaño delproducto terminado está controlado por laabertura entre las dos superficies detrituración.

Chancadora de rodillos lisos.


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Para trituración fina normalmente se usan rodillos lisos mientras que latrituración gruesa frecuentemente se realiza con rodillos con superficiescorrugadas o con dientes dispuestos de modo alternado. La principalaplicación es la trituración gruesa de menas blandas y pegajosas de hierro,caliza, carbón, etc. Para material de tamaño 40 cm se usan rodillos de 1 m dediámetro.


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Chancador de impacto (Martillo)En esta clase de chancadora, la reducción de tamaño es por impacto en vez decompresión, por rápidos golpes aplicados a alta velocidad a la roca en caída libre.Poseen una serie de martillos acoplados a un disco rotor. Estos martillostransfieren parte de su energía cinética a las partículas que se ponen en contactocon ellos. Las partículas producidas por el impacto con los martillo impactanposteriormente contra placas de ruptura. Choques entre partículas tambiéncontribuyen al proceso de reducción de tamaño.Los martillos son de acero al manganeso o más recientemente, hierro fundidonodular conteniendo carburo de cromo, el cual es extremadamente resistente ala abrasión. Las placas de ruptura son del mismo material.


Chancadoras de impacto

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Este tipo de máquina esta diseñada paraimpartir a las partículas velocidades delorden de la de los martillos. La fracturase debe a la severidad del impacto inicialo al impacto subsiguiente con la pared ocon la rejilla. Como las partículasadquieren alta velocidad mucha de lareducción de tamaño es por atrición esdecir ruptura de partícula en partícula yesto conduce a poco control en eltamaño del producto y una proporción definos mucho más alta que con laschancadoras por compresión.


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Chancadoras rotatorias (molinos) de impacto Para trituración más gruesa se usan las chancadora rotatorias de impacto conmartillos fijos, también conocidad como molinos de impacto . Estos se parecen alos molinos de martillo pero no tienen rejilla o tamiz en la descarga, por lo tanto,las partículas se rompen exclusivamente por impacto, sin la acción secundaria depulverización característica de los molinos de martillo.La chancadora rotatoria de impacto da un control mucho mayor del tamaño delproducto que el molino de martillos, porque hay menos atrición. La forma delproducto se controla más fácilmente y se ahorra energía al sacar las partículasuna vez que han alcanzado el tamaño requerido.

(https://www.youtube.com/watch?v=Dly7fN5jCB8)


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Las chancadoras de impacto grandes reducirán menas con trozos de hasta 1.5 m a 8", concapacidades de 1500 a 3000 Ton/hora. Puesto que ellos dependen de altas velocidades paratriturar, el desgaste es mayor que para chancadoras giratorias o de mandíbula. Por lo tanto,las chancadoras de impacto no deberían usarse en menas que contengan más de 15% desílice. Sin embargo, son una buena elección para trituración primaria cuando se requierenaltas razones de reducción (la razón de 40:1) un alto porcentaje de finos, y la mena esrelativamente no abrasiva.

Chancadora rotatoria (o molino) de impacto.


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Concentración de minerales ferrososEspirales

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Concentración de minerales ferrososJig

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Los separadores magnéticos, ya sean de alta o de baja intensidad, o para trabajaren seco o en húmedo, se deben incorporar ciertos elementos de diseño. Unapartícula magnética que entra al campo no solo será atraída a las líneas defuerzas, sino que también migrará a la región de mayor densidad de flujo, lo cualocurre al final del punto. Esta es la base de la separación magnética.

Concentración de minerales ferrososConcentración Magnética

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Concentradores


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Placas magnéticas: Los fragmentos o piezas metálicas que van por conductosy canaletas inclinadas, son eliminados adhiriéndose en una placa magnética amedida que el materia se desliza por el canal o conducto.Poleas: Las poleas son utilizadas en la separación automática de impurezasferrosas que contaminan productos transportados por correas transportadoras.Separadores suspendidos: Estos separadores son instalados externamente altransportador y captan el material ferroso que pasa sobre o bajo el separador.Tambores: A diferencia de las poleas, los tambores son instaladosexteriormente a la correa transportadora. Se aplican para la limpieza automáticade productos transportados por cintas o en caída libre. Los tambores puedencaptar pedazos de hierro de peso y tamaños considerables. Son los separadoresideales para materiales finos.


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Polea magnética de separación.

Separadores magnéticos suspendidos.


Concentradores y Purificadores

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Los separadores de tambor por vía húmeda son equipos utilizados comounidades de recuperación en plantas de medios densos, en la concentración deminerales de hierro ferromagnéticos.

Concentradores y Purificadores


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Separador magnético WHIMS es ampliamente utilizadopara concentración de humedad de hematita, titanio,manganeso, formante y otros minerales magnéticos débilasí como la purificación de caolín, circonio, cuarzo,feldespato y otros materiales no magnéticos.

Extracción de minerales ferrososConcentración de mineralesConcentradores y Purificadores

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La flotación es una técnica de concentración que aprovecha la diferenciaentre las propiedades superficiales o interfaciales del mineral útil y la ganga.•Se basa en la adhesión de algunos sólidos a burbujas de aire, las cualestransportan los sólidos a la superficie de la celda de flotación, donde sonrecolectados y recuperados como concentrado. La fracción que no se adhierea las burbujas permanecen en la pulpa y constituyen las colas o relaves.•Así, la condición de flotabilidad es una fuerte adhesión entre las partículasútiles y burbujas, que deben ser capaces de soportar la agitación y turbulenciade la celda. Estas partículas se dicen hidrofóbicas, y las partículas del relave ocolas son hidrofílicas.

Concentración de minerales ferrososFlotación

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La flotación se realiza en estanques agitadosy conectados en serie, denominados Celdasde flotación, a través de los cuales pasa lapulpa de mineral. La agitación de la pulpa serealiza mediante un impulsor mecánico, queademás cumple la función de introducir elaire a una cierta presión. El flujo se dispersaen el fondo de la celda formando pequeñasburbujas que rápidamente emergen hacia lasuperficie en donde se estabilizan formandouna capa de espuma.


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El proceso busca inducir mediante un reactivo colector ciertas propiedadeshidrofóbicas en las partículas de mineral, y lograr que estas partículas seadhieran en forma espontánea a las burbujas de aire. Así, la espuma en la partesuperior de la celda consistirá en numerosas burbujas mineralizadas con losmetales de interés. Luego por una simple operación mecánicas retira laespuma de la superficie con el producto concentrado.


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Los reactivos de flotación se dividen en :• Colector : es un reactivo químico orgánico del tiposurfactante, que tiene la propiedad de adsorberseselectivamente en la superficie de un mineral y lotransforma en hidrofóbico.• Espumante: Es un reactivo químico orgánico del tiposurfactante, que se adiciona a la pulpa con el objetivo deestabilizar la espuma, en la cual se encuentra el mineralde interés.• Modificadores: Estos reactivos pueden ser de trestipos: modificadores de pH, activadores y depresores.• Modificadores de pH: ácidos y bases (Ej.: HCl,NaOH, etc.).

• Activadores : Son reactivos químicos orgánicos o inorgánicos que ayudan al colector aadsorberse en la superficie del mineral a flotar.• Depresores : Son reactivos químicos orgánicos o inorgánicos que impiden la acción delcolector en la superficie del mineral.


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Zonas típicas de una celda de flotación


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