BALOTARIO DE METALURGIA GENERAL

1.- CONCEPTO DE METALURGIA.

La metalurgia es la técnica de la obtención y tratamiento de los metales desde minerales metálicos hasta los no metálicos. También estudia la producción de aleaciones, el control de calidad de los procesos vinculados así como su control contra la corrosión. Además de relacionarse con la industria metalúrgica.

2.- AREAS QUE ABARCA LA METALURGIA.

Áreas de la Metalurgia: Metalurgia Extractiva, Metalurgia Física y Metalurgia de Transformación. De acuerdo al tipo de minerales tratados, se agrupan en: Metalurgia Ferrosa,  Metalurgia No Ferrosa y  Materiales Industriales o No Metálicos.

Metalurgia Extractiva: Área principal que corresponde al tratamiento primario de los minerales con el objeto de obtener los valores económicos de los mismos.

Metalurgia Física: Enfoque que se le da a la metalurgia dedicada al análisis físico y químico de las estructuras de las aleaciones, metales y minerales, para caracterizar sus propiedades.

Metalurgia de Transformación: Área dedicada a la adaptación de los materiales a un producto terminado, como puede ser balatas, varillas, etcétera.

3.- QUE ES UN PROCESO METALURGICO

Los procesos metalúrgicos comprenden las siguientes fases:

Obtención del metal a partir del mineral que lo contiene en estado natural,

separándolo de la ganga;

El afino, enriquecimiento o purificación: eliminación de las impurezas que

quedan en el metal;

Elaboración de aleaciones;

Otros tratamientos del metal para facilitar su uso.

4.- QUE ES UNA OPERACION METALURGICA.

Operaciones básicas de obtención de metales:

Operaciones físicas: triturado, molido, filtrado (a presión o al vacío), centrifugado, decantado, flotación, disolución, destilación, secado, precipitación física.

Operaciones químicas: tostación, oxidación, reducción, hidrometalurgia, electrólisis, hidrólisis, lixiviación mediante reacciones ácido-base, precipitación química, electrodeposición y cianuración.

Dependiendo el producto que se quiera obtener, se realizarán distintos métodos de tratamiento. Uno de los tratamientos más comunes es la mena ya que es conveniente en el aspecto económico, consiste en la separación de los materiales de desecho, normalmente entre los materiales hay arcilla y minerales de silicatos, a esto se le puede denominar como ganga.

5.- A QUE SE DENOMINAN PROCESOS Y OPERACIONES MINERO METALURGICAS.

Se denomina procesos y operaciones minero metalurgicas a aquellos procesos por lo cual obtenemos un producto final de los tratamientos mineralurgicos que es el concentrado de la especie valiosa,

mencionándose la especie de mayor importancia económica, ejemplo concentrado de Zinc,

concentrado de Cobre, etc.

En realidad, el concepto de producto final tiene muchas aceptaciones, cada una de ellas con sus

correspondientes implicaciones, que residen en el carácter propio del mineral/material que se

extrae.

6.- CUANTAS ETAPAS DE CONMINUCION EXISTEN

Conminución 

La conminución es un proceso en el cual un material degrada su tamaño con el fin de separar un mineral de otro, o bien alcanzar un tamaño ideal para un proceso industrial. El proceso es todo un arte en la Ingeniería Minero-Metalúrgica, y es una parte integral de la metalurgia extractiva. 

El mineral proveniente de la mina presenta una granulometría variada, desde partículas de menos de 1 mm hasta fragmentos mayores que 1 m de diámetro, por lo que el objetivo de la conminucion es reducir el tamaño de los fragmentos mayores hasta obtener un tamaño uniforme y pequeño.

Etapas.

1.- TRANSPORTE.-.El primer paso entonces en la Conminución, es el transporte del material de bocamina hasta las tolvas.

2.- CHANCADO .- Después vienen las trituradoras, las cuales son de diferentes clases dependiendo del materia y del tamaño (Trituradora de Quijada, Trituradora Giratoria, Trituradora de Cono,

Trituradoras HSI, Trituradora de Martillo). Pueden a ver trituradora primaria , secundaria y terciaria, dependiendo del proceso y del material.

3.- MOLIENDA.- El proceso de molienda consiste en disminuir el tamaño del material a un tamaño de granulometría fina. Dependiendo del material y del tamaño que deseemos, podemos tener molinos (maquinas que hacen este proceso) de bolas y de barras.

Molienda de barras:

Molienda de bolas:

Desde el principio dije que el proceso de Conminución es un arte. Y lo es: cualquier cosa que quieras hacer y que sea capaz de llevar un material de un tamaño grande a uno pequeño, es válido en un circuito de Conminución. 

7.- A QUE SE DENOMINA CONCENTRACION DE MINERALES

Existe una razón económica y la motivación de los industriales mineros desde tiempos inmemoriales de preparar y concentrar sus minerales antes de someterlos a fundición u otros procesos de transformación, esto equivale decir que el procesamiento directo de un mineral, por ejemplo un mineral de 1,2% de Cu tiene un valor negativo, puesto que el valor del Cu contenido no compensa los costos de fundición, de flete y otros gastos adicionales. En cambio si este mismo mineral se concentrara por alguno de los métodos de concentración hasta que el contenido del cobre del concentrado llegue a 28% de Cu, el valor neto por tonelada de mineral se eleva desde un valor negativo hasta uno positivo, a pesar de que en el proceso de concentración (como es normal en la práctica) se pueda perder un 1% de Cu contenido en el residuo mineral, habrá también que considerar los costos de operación, gastos generales, financieros y de comercialización, etc.

8.- A QUE SE DENOMINA RATIO DE CONCENTRACION ... PROBLEMAS

Razón de Concentración (Rc): Es la razón entre la masa de alimentación y la masa de concentrado. En términos prácticos, se refiere a las toneladas de mineral necesarias de beneficiar para obtener una tonelada de concentrado.

9.- QUE ES UNA RECUPERACION... PROBLEMAS

Recuperación (R): Es la razón entre la masa del material útil obtenido en el concentrado y la masa del material útil de la alimentación.

10.-QUE ES UN PROCESO DE FLOTACION

La definición tradicional de flotación dice que es una técnica de concentración de minerales en húmedo, en la que se aprovechan las propiedades físico-químicas superficiales de las partículas para efectuar la selección. En otras palabras, se trata de un proceso de

separación de materias de distinto origen que se efectúa desde sus pulpas acuosas por medio de burbujas de gas y a base de sus propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas.

Según la definición, la flotación contempla la presencia de tres fases: sólida, líquida y gaseosa. La fase sólida está representada por las materias a separar, la fase líquida es el agua y la fase gas es el aire. Los sólidos finos y liberados y el agua, antes de la aplicación del proceso, se preparan en forma de pulpa con porcentaje de sólidosvariables pero normalmente no superior a 40% de sólidos. Una vez ingresada la pulpa al proceso, se inyecta el aire para poder formar las burbujas, que son los centrossobre los cuales se adhieren las partículas sólidas.

11.- DIFERENCIA LA CONCENTRACION GRAVIMETICA CON LA CONCENTRACION MAGNETICA

Los métodos de concentración gravimétrica se utilizan para la separación de minerales de diferentes densidades utilizando la fuerza de gravedad y, últimamente, las tecnologías modernas aprovechan también la fuerza centrífuga para la separación de los minerales.

• En este tipo de separación se generan dos o tres productos : el concentrado, las colas, y en algunos casos, un producto medio (“middling”).

• Para una separación efectiva en este tipo de concentración es fundamental que exista una marcada diferencia de densidad entre el mineral y la ganga. A partir del llamado critério deconcentración, se tendrá una idea sobre el tipo de separación posible.

12.- CUANTOS TIPOS DE REACTIVOS DE FLOTACION EXISTEN

Reactivos Usados en la Flotación

 

Los reactivos de flotación corresponden a sustancias orgánicas que promueven, intensifican y modifican las condiciones óptimas del mecanismo físico-químico del proceso.

 Pueden clasificarse en:

 Colectores:     Son sustancias orgánicas que se adsorben en la superficie del mineral, confiriéndole características de repelencia al agua (hidrofobicidad).

 Espumantes:   Son agentes tensoactivos que se adicionan a objeto de:1.Estabilizar la espuma2.Disminuir la tensión superficial del agua3.Mejorar la cinética de interacción burbuja - partícula4.Disminuir el fenómeno de unión de dos o más burbujas (coalescencia)MODIFICADORES:

13.- PONGA DOS NOMBRES DE REACTIVOS MODIFICADORES Y EXPLIQUE EL PORQUE DE CADA UNO

Sulfato de Cobre (CuSO4):

El CuSO4 5 H2O, sulfato decobre con 5 moléculas de agua, forma cristales azulesbrillantes asimétricos del sistema triclínico con una densidadde 2.28 g/ml. Es un activador de la esfalerita, también pirita,calcopirita, pirotita, arsenopirita y cuarzo.

Cianuro de Sodio (NaCN):

Son cristales en forma de pelletsde color blanquecino, se usan para el recubrimiento ydepresión de minerales sulfurados de fierro, cobre y zinc

Bisulfito de Sodio (NaHSO3):

Es un depresor para sulfurosde zinc y fierro. Se usa en reemplazo del cianuro de sodioparticularmente en minerales con contenido de plata, laadición del agente reductor sulfito de sodio o bisulfito de sodio previene la oxidación y por consiguiente, la activaciónresultante de la esfalerit

14.- EN QUE SE DIFERENCIA EL CHANCADO DE LA MOLIENDA. DESCRIBA DETALLADAMENTE

Chancado

Proceso por el cual el mineral es triturado entre ½ a 1/6 de su tamaño original, en preparación a la siguiente etapa de reducción (segunda o tercera etapa de chancado o circuito de molienda).

Molienda: La molienda se realiza con el fin de lograr que el mineral adquiera la granulometría que permita obtener el grado de liberación máximo económicamente factible. La operación de molienda no figura como parte del proceso de flotación, sin embargo, es una etapa que incide directamente en el eficiente desarrollo del proceso debido a que las especies minerales deben estar completamente liberadas de la ganga. No obstante, la factibilidad técnica y económica de esto último no siempre es conveniente debido a que alcanzar un grado de liberación completo de la especie implica moler durante más tiempo, lo cual produce sobremolienda que aumenta los costos de operación y se producen lamas que dificultan la operación de flotación.

15.- DIFERENCIA DE LA LIXIVIACION BASICA DE LA LIXIVIACION ACIDA

1) Aunque la mayoría de lixiviaciones son ácidas, eso no quiere decir que empleando un ácido

consigamos directamente la lixiviación. En realidad, la mayoría requieren de un número de

agentes adicionales que ayuden o aceleren el proceso de disolución. En las lixiviaciones mas

complicadas pueden llegar a requerirse hasta cuatro tipos de agentes, que deben cumplir las

siguientes funciones:

Lixiviación ácida

Lixiviación de un mineral o concentrado de mineral con una solución ácida. En el caso de Uchucchacua, Buenaventura lixivia los concentrados de flotación con una solución de ácido sulfúrico para eliminar el sulfuro del manganeso (MnS, también conocido como alabandita). El ion del manganeso reacciona con el ácido para formar sulfato de manganeso que es soluble en agua. La solución que contiene el sulfato del manganeso se trata con cal (óxido de calcio) para formar hidróxido de manganeso, un compuesto insoluble el cual es eventualmente elimidado de la solución resultante. El ion de azufre (S) reacciona con el ácido para formar gas de ácido sulfhídrico, el cual es mezclado con soda cáustica producir sulfuro de sodio, un producto comercial que es vendido por la Compañía.

16.- CUALES SON LAS CARACTERISTICAS DE LA BIOLIXIVIACION . DIGA USTED QUE MINERALES SE PUEDEN LIXIVIAR POR ESTE METODO

Biolixiviación es el nombre que se le entrega al conjunto de reacciones químicas que tienen como resultado la disolución de minerales por parte de bacterias, las cuales lixivian, es decir, disuelven las rocas o minerales, los solubiliza (por eso el proceso se llama Biolixiviación o Lixiviación Biológica) para

Agente Función

1 Ácido Disolver las sales minerales iónicas

2 bacterias Lixiviar

3 básico disolver sales minerales

4

obtener la energía que necesitan a expensas de sustancias inorgánicas, liberando de paso cobre en mayor cantidad que con métodos convencionales.

Estos microorganismos, varios de los cuales son autótrofos por ser capaces de sintetizar sus componentes celulares a partir del anhídrido carbónico del aire, son denominados quimiolitoautotróficas por ser bacterias que comen piedras, destacándose entre todos ellos el “Acidithiobacillus ferrooxidans”, la que fue aislada en 1957 de agua obtenida de filtraciones que presentaba una mina de carbón abandonada en Virginia Oste, Estados Unidos.

El nombre de este microorganismo no es por azar, sino que refleja sus características: Acidithiobacillus, es acidófilo, porque crece en pH ácido; es thio, es decir, capaz de oxidar compuestos de azufre; es un bacillus, porque tiene forma de bastón, y ferrooxidans, porque además puede oxidar el Fierro. Además, son denominados extremófilos por vivir en condiciones extremas, que son normales en el caso de los minerales:

pH ácido, altas temperaturas y concentraciones de metales.

La bacteria es capaz de oxidar los siguientes sulfuros- Pirita y Marcasita (FeS2)- Pirrotita (FeS)- Chalcopirita (CuFeS2)- Bornita (Su,FeS4)- Covelita (Cu2S)- Tetrahedrita (Cu8SB2S7)- Enargita (3Cu2,S.AS2S5)- Arsenopirita (FeAsS)- Realgar (AsS)- Orpimenta (As2S3)- Cobaltita (CoAsS- Petlandita (Fe,Ni)9S8- Violarita (Ni2FeS4)- Bravoita (Ni,Fe)S2- Milerita (NiS)- Polidimita (Ni3S4)- Antimonita (Sb2S3)- Molibdenita (MoS2)- Esfalerita (ZnS)- Marmatita (ZnS)- Galena (PbS)- Geocronita Pb5(Sb,As2)S8,Ga2S3

17.- QUE ES HIDROMETALURGIA Y EN QUE SE DIFERENCIA DE PIROMETALURGIA

La hidrometalurgia

Es la rama de la metalurgia que cubre la extracción y recuperación de metales usando soluciones líquidas, acuosas y orgánicas.Se basa en la concentración de soluciones en uno a varios elementos de interés metales, presentes como iones, que por reacciones reversibles y diferencias físicas de las soluciones son separados y aislados de forma especifica. Como resultado se obtiene una solución rica en el ion de interés y con características propicias para la próxima etapa productiva.

En general los metales extraídos por esta técnica son provenientes de los minerales anteriormente lixiviados en medios sulfato, cloruro, amoniacal, etc. Metales como cobre, níquel, vanadio, cromo y uranio, son extraídos de esta forma. Por ese último metal se dio comienzo a la Hidrometalurgia durante el auge de la industria nuclear apoyada económicamente por la segunda guerra y posteriormente guerra fría.Los procesos hidrometalúrgicos normalmente operan a temperaturas bajas (en el rango de 25 a 250 °C). Las presiones de operación pueden variar de unos pocos kPa (kilopascales) (vacío) hasta presiones tan altas como 5000 kPa.

El punto fuerte de la hidrometalurgia radica en la gran variedad de técnicas y combinaciones que pueden ser usadas para separar metales una vez que han sido disueltos a la forma de iones en solución acuosa.

El proceso hidrometalúrgico más importante es el colado, mediante el cual el mineral deseado se va disolviendo selectivamente, aunque comúnmente también son frecuentes los procesos de lixiviación y biolixiviación dentro de la metalurgia contemporánea.

La pirometalurgia es la técnica tradicional de extracción de metales. Permite obtener metales a partir de sus minerales o de sus concentrados por medio del calor. Se trata principalmente de extraer el metal del mineral, eliminar la ganga del mineral y purificar los metales. Históricamente, este procedimiento fue el primero en aparecer. Las operaciones se efectúan entre 950 y 1000°C.

Una gran cantidad de metales tales como el hierro, níquel, estaño, cobre, oro y plata son obtenidos desde el mineral o su concentrado por medio de la pirometalúrgia.

La pirometalúrgia es utilizada en mayor proporción porque es un proceso mucho más rápido, su desventaja es ser altamente contaminante para el ambiente.

18.-QUE ES CONVERSION METALURGICA.

El convertidor metalúrgico o sencillamente convertidor es un equipo utilizado en metalurgia extractiva para la operación de conversión.

Consiste esencialmente en un horno que contiene el baño fundido. Sus formas y dimensiones son variables, pero entre los arreglos más comunes se puede mencionar los convertidores horizontales y los verticales. En ambos casos el equipo tiene forma cilíndrica o similar, con una abertura en su parte

superior (boca), y es capaz de realizar un movimiento basculante (inclinación o rotación para cada caso), esencial tanto para recibir los diferentes materiales alimentados, como para descargar el metal ya procesado.

La conversión puede realizarse por oxidación selectiva de uno o varios componentes del baño fundido, al introducir gas (con frecuencia aire o una mezcla enriquecida del mismo) ya sea a través de una serie de aberturas en su coraza llamadas toberas o por medio de un tubo que se introduce desde su boca hasta el baño fundido, llamado lanza. De esta forma, los elementos indeseables e impurezas son eliminados ya sea por su incorporación en la escoria o por volatilización y/o arrastre en los gases de salida

19.- A QUE SE DENOMINA TOSTACION

La tostacion es un tratamiento químico preliminar que se emplea conmucha frecuencia, y que consisteespecíficamente en la oxidación de lossulfuros a óxidos, ya que muchos de losmetales no ferrosos se presentan en formade sulfuros.La tostacion de los sulfuros es un proceso(de reacción de gas - sólido) en el que sepone en contacto aire en grandescantidades, a veces enriquecido conoxigeno, con los concentrados del mineralde sulfuro. Esto se hace a una temperaturaelevada a la que se combine el oxigeno delaire con el azufre del sulfuro para formarSO2 gaseoso y con los metales para formaróxidos metálicos. Al producto sólido de la tostación se llama calcinado

20.- DESCRIBA USTED UN PROCESO DE CIANURACION

La cianuración es un proceso que se aplica al tratamiento de las menas de oro, desde hace muchos años.Se basa en que el oro nativo, plata o distintas aleaciones entre estos, son solubles en soluciones cianuradas alcalinas diluidas, regidas por la siguiente ecuación:

4 Au + 8 CNNa + O2 + 2 H2O → 4 (CN)2 Na Au + 4 HONa

Lixiviación por agitación

La mena molida a tamaños menores a las 150 mallas (aproximadamente tamaños menores a los 105 micrones), es agitada con solución cianurada por tiempos que van desde las 6 hasta las 72 horas. La concentración de la solución cianurada esta en el rango de 200 a 800 ppm (partes por millón equivale a gr de cianuro por metro cubico de solución).

El pH debe ser alto, entre 10 y 11, para evitar la perdida de cianuro por hidrólisis (generación de gas cianhídrico, CNH, altamente venenoso) y para neutralizar los componentes ácidos de la mena.

Para evitarlo anterior se usa cal, para mantener el pH alcalino. Se adiciona lo necesario para mantener la concentración de Oca libre en la solución por encima 100 gr/m3.

La velocidad de disolución del oro nativo depende entre otros factores, del tamaño de la partícula, grado de liberación, contenido de plata.

Es la práctica común, remover el oro grueso (partículas de tamaño mayores a 150 mallas o 0,105 mm), tanto como sea posible, mediante concentración gravitacional antes de la cianuración, de manera de evitar la segregación y perdida del mismo en varias partes del circuito.

Es de suma importancia, aparte de determinar la naturaleza de los minerales de oro, poder identificar la mineralogía de la ganga, ya que esta puede determinar la efectividad o no de la cianuración. Esto por que algunos minerales de la ganga pueden reaccionar con el cianuro o con él oxigeno, restando de esa manera la presencia de reactivos necesarios para llevar adelante la solubilización del oro.

Se realizan ensayos a escala laboratorio, con el objeto de determinar las condiciones optimas para el tratamiento económico y eficiente de la mena.

Las variables a determinar son las siguientes:

Consumo de cianuro por tonelada de mineral tratado.

Consumo de cal por tonelada de mineral tratado.

Optimo grado de molienda.

Tiempo de contacto, ya sea en la lixiviación por agitación como en la lixiviación por percolación.

Concentración más conveniente del cianuro en la solución.

Dilución más adecuada de la pulpa