min250-laboratorio n° 1

MIN250-PROCESAMIENTO DE MINERALES I

INGENIERÍA CIVIL DE MINAS

GUÍA DE LABORATORIO N° 1

CARACTERIZACIÓN FÍSICA DE MINERALES

1. OBJETIVOS

1.1. Objetivo general.

Determinar las principales propiedades físicas de una muestra de mineral.

1.2. Objetivos específicos.

Obtener muestras representativas a partir de un volumen mayor de la

misma muestra para determinar sus propiedades físicas.

Determinar la densidad de un mineral mediante las técnicas de

desplazamiento de volumen y picnometría.

Determinar la distribución granulométrica o la distribución de los

tamaños de las partículas de una muestra de mineral seca, por

separación a través de tamices.

2. INTRODUCCIÓN

La densidad real o peso específico es la relación entre la unidad de peso y

la unidad de volumen de la fase sólida de un mineral, siendo más o menos

constante, ya que está determinado por la composición química y mineralógica

de la fase sólida.

El peso específico de los componentes de un mineral es variado, por ejemplo

menor de 2,5 gr/cm3 (humus y yeso), 2,5 a 3,0 (arcillas, cuarzo, feldespatos,

calcitas, micas), de 3,0 a 4,0 (limonitas, piroxenos, olivinos) y mayor de 4,0

(hematitas y magnetitas).

No obstante, considerando que la mayor parte de los componentes del suelo

(aluminosilicatos, sílice) poseen una densidad oscilante entre 2,6 y 2,7 g/cm3,

se toma un valor medio de 2,65 gr/cm3 (valor adoptado al realizar el análisis

granulométrico). El contenido de los distintos elementos constituyentes de los

suelos es el que determina las variaciones de su densidad real, por lo que la

determinación de este parámetro permite por ejemplo estimar su composición

mineralógica. Si la densidad real es muy inferior a 2,65 gr/cm3, podemos

pensar que el suelo posee un alto contenido de yeso o de materia orgánica, si

es significativamente superior a 2,65 gr/cm3 podemos inferir que posee un

elevado contenido de óxidos de Fe o minerales ferromagnésicos.



El método del picnómetro, consiste en obtener el volumen de una muestra

de mineral en forma indirecta, determinando por pesada el volumen de agua

existente en un recipiente (picnómetro) con y sin muestra de mineral.

La densidad aparente se define como el peso de una unidad de volumen de

muestra de mineral que incluye su espacio poroso. La densidad aparente

refleja el contenido total de porosidad en un mineral y es importante para el

manejo de los suelos (refleja la compactación y facilidad de circulación de agua

y aire). También es un dato necesario para transformar muchos de los

resultados de los análisis de los suelos en el laboratorio (expresados en % en

peso) a valores de % en volumen en el campo.

Los ensayos de análisis granulométrico tienen por finalidad determinar la

distribución en tamaños de los granos o partículas que constituyen un suelo o

un mineral que será tratado metalúrgicamente. Dicha distribución condiciona,

en gran medida, las características y propiedades geotécnicas del suelo o del

proceso metalúrgico. La resolución de un análisis granulométrico, pueden ser

generalizados y cuantificados por expresiones matemáticas llamadas funciones

de distribución de tamaños, que relacionan el tamaño de partícula (la abertura

del tamiz que retiene o deja pasar a la partícula), con un porcentaje en peso,

generalmente el acumulado retenido o pasante. La curva obtenida por

mediante gráfico log-log es útil para determinar una malla de gran importancia

práctica como parámetro de control del proceso de conminución.

Se trata de la malla por la que pasa 80% del material, ya sea de alimentación,

F80, o de producto, P80, que caracterizan la granulometría entrante y saliente

de la máquina correspondiente y que forman parte de ciertas ecuaciones con

que se evalúa la eficiencia y diversos aspectos de la operación. Una de las

aplicaciones de los parámetros F80 y P80, es la razón de reducción de las

máquinas de conminución, F80/P80, que constituyen la expresión

generalmente aceptada del grado de disminución de tamaño que se produce

en dicho equipo.



3. DENSIDAD REAL DE UN MINERAL (MÉTODO DEL PICNÓMETRO).

3.1. MATERIALES Y EQUIPOS

balanza (0,0001 g)

Picnómetro

embudo

pincel

mineral con granulometría menor que 1 mm

3.2. PROCEDIMIENTO

Se puede utilizar agua destilada, parafina o alcohol.

Limpiar bien el picnómetro, su limpieza se puede efectuar con

amoniaco o algún disolvente de grasa, enseguida se enjuaga con

agua destilada y se seca en estufa.

La muestra de ensayo puede estar con su humedad natural o seca

en la estufa (a 80 °C hasta obtener masa constante).

Pesar el picnómetro seco, vacío y tapado, se anota su peso W1.

Se retira de la balanza se agrega el mineral problema dentro del

picnómetro y se pesa nuevamente, W2.

Se le agrega algo de líquido cuidadosamente evitando la

formación de burbujas, hasta alcanzar aproximadamente ¾ de la

capacidad del picnómetro.

Remover el aire atrapado por uno de los siguientes

procedimientos: (1) someter el contenido a un vacío parcial

(menor de 100 mm Hg, para evitar burbujeo excesivo, se aplica

en forma gradual hasta llegar al máximo, el cual deberá

mantenerse durante 10 a 15 minutos, para conseguir un des-

aireado completo. El picnómetro debe agitarse suavemente para

ayudar a la remoción del aire; (2) calentar o hervir por lo menos

10 minutos haciendo girar ocasionalmente el picnómetro para

ayudar a la remoción del aire. En este caso debe esperarse que el

picnómetro alcance nuevamente la temperatura ambiente para

continuar con la prueba.

Agregar agua destilada hasta llenar el picnómetro. Limpiar y secar

el exterior con papel toalla y pesar nuevamente, W3.

Finalmente se vacía todo el contenido y se lava bien el

picnómetro. Se vuelve a llenar completamente con el líquido, se

seca exteriormente y se pesa, W4.

𝑃𝑆 =𝑊2−𝑊1

(𝑊4−𝑊1)−(𝑊3−𝑊2)∙ 𝐿 (escribir en kg L-1)



Donde:

W1-W2 = peso del mineral

W4-W1-W3+W2 = volumen del mineral. Considerando la densidad del líquido

ocupado L.

4. DENSIDAD APARENTE DE UN MINERAL


Probetas graduadas de 500 mL

Brochas, espátulas y recipientes

Paños roleadores en buen estado

4.2. PROCEDIMIENTO

En una probeta graduada en volumen, agregar agua hasta lograr un

volumen determinado VL.

Se determina el peso de una muestra de mineral PS para la medición.

Se introduce la muestra en la probeta con agua y se determina el

volumen total VT.

Se calcula la densidad aparente a través de la siguiente fórmula:

𝜌𝑠𝐴 =

𝑃𝑠𝑉𝑇 − 𝑉𝐿

Calcular la densidad real. Para esto, eliminar los intersticios existentes

en la mezcla de mineral y agua, medir el nuevo volumen resultante Vp y

determinar ésta, a través de la siguiente fórmula:

𝜌𝑠𝑅 =

𝑃𝑠𝑉𝑝 − 𝑉𝐿



5. DISTRIBUCIÓN GRANULOMÉTRICA

Su finalidad es obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes

en una muestra de mineral seco o en pulpa. Para obtener la distribución de

tamaños, se emplean tamices normalizados y numerados, dispuestos en orden

decreciente. Para minerales con tamaño de partículas mayor a 0,074 mm (74

micrones) se utiliza el método de análisis mecánico mediante tamices de

abertura y numeración conocida.


Equipo necesario.

Un juego de tamices normalizados (se utilizará la siguiente serie de

tamices: 4, 8, 16, 30, 50, 100, 200 y fondo para el agregado fino, o

aquella serie que indique el instructor).

Dos balanzas con capacidades superiores a 20 kg y 2000 g y precisiones

de 1 g y 0,1 g respectivamente.

Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable capaz

de mantenerse en 110° ± 5° C.

Un vibrador mecánico.

Herramientas y accesorios.

Bandeja metálica, poruña, recipientes plásticos y escobilla.

5.2. PROCEDIMIENTO.

Se homogeniza cuidadosamente el total de la muestra en estado natural

(desmenuzándola con un mazo, si es necesario), tratando de evitar romper sus

partículas individuales, especialmente si se trata de un material blando, piedra

arenosa u otro similar.

Se reduce por cono y cuarteo una cantidad de muestra levemente superior a la

mínima recomendada según el tamaño máximo de partículas del mineral,

indicado en la tabla 1.

Tabla 1. Cantidad mínima a ensayar según tamaño de partículas.

Tamaño máximo de partícula (mm)

Cantidad mínima a ensayar (kg)

5 0,50

25 10,0

50 20,0

80 32,0



Se seca el material ya sea al aire a temperatura ambiente, o bien dentro de un

horno a una temperatura inferior a 60 °C, hasta conseguir pesadas

consecutivas constantes en la muestra cada 30 minutos. Cuando esté seca, se

obtiene la cantidad mínima recomendada (Mt) a ensayar según la tabla

anterior.

Inmediatamente obtenido el tamaño de muestra a ensayar, se separa a través

del tamiz 3/8” ASTM (10 mm). La fracción retenida en este tamiz, se pesa y se

lava con el fin de eliminar todo el material fino menor a 0,074 mm

(comúnmente llamado lama). Para esto, se remoja el mineral en un balde con

agua hasta que las partículas más finas se suelten, enseguida se lava el

mineral colocando como filtro la malla N° 200 ASTM (0,08 mm), hasta

observar que el agua utilizada salga limpia.

El material retenido en la malla se deposita en una bandeja y se coloca al

horno durante 24 horas. Cumplido el tiempo de secado y una vez enfriada la

muestra, se pesa (Mf) y por diferencia con respecto a Mt se obtiene el material

fino por lavado.

A continuación, se deposita el material en la criba superior del juego de

tamices, los que deberán encontrarse limpios y ordenados en forma

decreciente hasta la criba 3/8”. El juego deberá contar de una tapa en la parte

superior y una bandeja de residuos en la inferior. Se hace vibrar el conjunto

durante 5 a 10 minutos, tiempo después del cual se retira del vibrador y se

registra el peso del material retenido en cada tamiz.

Para la fracción de muestra que pasó el tamiz 3/8”, el procedimiento es

similar, salvo que una vez lavada y seca, se ensaya una muestra

representativa de 300 g, utilizando los tamices comprendidos entre la malla Nº

4 y la Nº 200 ASTM.

En este experimento Ud. utilizará una muestra 100% -3/8”, que fue

previamente lavada y secada en horno.



6. RESULTADOS

El informe debe ser regido estrictamente por la pauta de elaboración entregada

por el profesor del curso. Además, en la sección de resultados, el informe debe

contener:

Fórmulas y cálculos empleados para determinar la densidad del mineral

mediante las metodologías empleadas.

Análisis estadístico de los datos: promedio, desviación estándar,

covarianza y coeficiente de variación. Cabe mencionar, que las

discusiones y conclusiones son en base a los resultados obtenidos

experimentalmente.

Junto con la curva de distribución granulométrica, se debe ajustar los

datos con los modelos de distribución analizados en clase. Será

considerado en la evaluación el uso de un modelo distinto a los vistos en

clases.

JIA/Marzo de 2016

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