PROCESO DE BENEFICIO Y TRANSFORMACIÓN DE MINERALES

FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS

FRANK JOSÉ CAMPO ACUÑA

DEXI YASMIN MOGOLLON PALACIO

JUAN SEBASTIAN OYOLA PERCY

LUIS FERNANDO TRUJILLO SAUCEDO

FUNDACION UNIVERSITARIA DEL AREA ANDINA

ING DANIEL COTES GARCÍA

VALLEDUPAR-CESAR

2019
 INTRODUCCION

La recuperación de metales ha sido un desafío para el hombre, que se desarrollo casi

paralelamente con su evolución. Así se conoce muchas fases del conocimiento humano

según el uso de los metales (o minerales) tal como la edad de piedra, un poco más

evolucionados cuando se habla de la edad de hierro, cobre y bronce. El método más

rudimentario sin duda ha sido simple selección manual de los materiales de interés.

En la mayoría de operaciones metalúrgicas se hace necesario una liberación de las

partículas metálicas para lo cual se deben efectuar operaciones de chancado y molienda,

en general con equipos especialmente diseñados y construidos para tal fin. Un factor

gravitante es el tamaño al cual se obtiene la liberación óptima de metales de interés, por

eso este suele ser un factor crítico, pero al mismo tiempo el menos eficiente desde el

punto de vista costo beneficio de la energía usada. El beneficio de minerales se define

como el Proceso o conjunto de procesos por el cual o cuales se separan la mena y la

ganga, la metalurgia que hace parte de la transformación es el arte de extraer metales de

sus menas, refinarlos y prepararlos para su uso. El proceso consiste en modificar la

naturaleza química de los minerales para separar el metal de sus compuestos sulfúricos,

óxidos, silicatos o carbonatos. 

Los sistemas de control basados en datos han aumentado hoy en día en todo tipo de

industrias. En la industria de procesamiento de minerales ha seguido este desarrollo y

se han instalado varios controles y sistemas en plantas existentes y nuevas. El objetivo

es mejorar la calidad del producto, aumentar la productividad y reducir los costes de

producción. Para alcanzar estos objetivos mejora de las diferentes unidades de mineral

se han aplicado los procedimientos de tratamiento. Esto conduce a un aumento de la

información para los operadores, Para ayudarlos a una mejor visión del conjunto del

proceso.

CONTENIDO

 Conceptos de Beneficio y transformación de minerales.

El beneficio de los minerales consiste en el proceso de separación, molienda,

trituración, mezcla y homogenización, lavado, concentración y otras operaciones

similares a que se somete el mineral extraído para su posterior transformación y

utilización.

Se entiende por transformación la modificación mecánica o química del mineral

extraído y beneficiado, a través de un proceso industrial después del cual resulta un

producto diferente y no identificable con el mineral en su estado natural. Quienes

construyan y operen plantas e instalaciones independientes para beneficiar minerales

provenientes de explotaciones de terceros y quienes se dediquen al proceso de joyería y

elaboración de gemas, disfrutarán de las ventajas y prerrogativas que en las leyes se

consagran a favor de la minería.

 Procesos en el beneficio de minerales

El Beneficio de Minerales comprende toda la serie de procesamientos que se pueden

realizar sobre el mineral extraído para obtener productos útiles o valiosos bajo 2 tipos de

operaciones que son: operaciones unitarias (transformación física del mineral) y

procesos unitarios de beneficio (transformación físico-química del mineral). Las

operaciones unitarias que se desarrollan en una explotación minera son: lavado,

reducción, clasificación, homogenización, concentración, secado, moldeado y

separación. Los procesos unitarios pueden ser hidrometalúrgicos o pirometalúrgicos.

Los ciclos de operaciones y procesos unitarios que se requieren para obtener el producto

final dependen del mineral explotado.

- Lavado

Figura 1. Tomado de:

http://mineroambiental.blogspot.com/2012/04/lavado.html

El lavado es el proceso en el cual se elimina el lodo y material orgánico presentes en

algunos minerales. El lavado también se utiliza en las zarandas vibratorias y

estacionarias en las que el agua a presión se emplea para la separación de los materiales;

el rociado del agua disgrega los sólidos y las zarandas separan los materiales gruesos de

los finos.

- Conminución

La conminución es una operación donde el mineral es sometido a una reducción de

tamaño que se realiza en dos pasos separados pero relacionados: trituración y molienda.

Trituración:

En la trituración se persigue disminuir el tamaño de los trozos de roca provenientes de

la mina; sin embargo se debe controlar la generación de finos. Puede clasificarse en

cuatro grupos según la granulometría de los productos y su utilización: primaria,

secundaria, terciaria y usos especiales (esta última para reducir materiales blandos y

evitar la sobreproducción de finos o para efectuar una trituración selectiva de los

minerales frágiles).

Equipos de trituración:

Primarias: La trituración primaria reduce normalmente el tamaño de los trozos de

mineral a un valor comprendido entre 8" a 6". trituradoras de quijadas o mandíbulas y

giratorias.

Figura 2. Trituradora de Mandíbula. Tomado de:

https://victoryepes.blogs.upv.es/tag/machacadora-de-mandibulas/

Secundarias: En la trituración secundaria, el tamaño e las partículas se reduce a un valor

comprendido entre 3" y 2", dejándolo en condiciones de poder pasar a las

operaciones de molturación o concentración preliminar.  Trituradoras giratorias, de cono

y de rodillos.
 Figura 3. Trituradora de Cono. Tomado de: http://trituradoras-de-
roca.com/wiki/Cono-de-las-Trituradora-de-cono.html

Especiales: Fragmentan el producto de la trituración secundaria hasta tamaños de 1/2" o

3/8", entre estas máquinas tenemos trituradoras de martillo y de rodillos dentados.

Figura 4. Trituradora de rodillos. Tomado de:

https://spanish.alibaba.com/product-detail/dajia-roll-crusher-salt-double-roll-
crusher-for-sale-932138568.html

Molienda

En general el proceso consiste en reducir las partículas gruesas procedentes de la

trituración secundaria a un tamaño límite que depende del mineral y del proceso

siguiente.

1. Molinos que trabajan por percusión: molinos de pisones.

2. Molinos que trabajan por fricción: molinos de disco.

3. Molinos que trabajan por fricción y percusión: molinos rotatorios.

Los molinos rotatorios son medios moledores sueltos (bolas, guijarros, y barras).

Reducen el tamaño de partículas aplicando esfuerzos por impacto y corte.

Figura 5. Molino rotatorio. Tomado de: http://www.0086kilnmill.com/x-

product_detail04/id/31.html

- Homogenización

Dada la heterogeneidad de los materiales manejados, principalmente en los procesos

de fabricación de clinker, coque, etc., la homogenización de la materia prima es

indispensable para garantizar las condiciones de operación. Este proceso se realiza

generalmente en silos, en donde se almacena el producto de la molienda y la mezcla

se da por la combinación de mecanismos de alimentación por gravedad. El proceso

de homogenización se realiza tanto por vía seca como por vía húmeda.

- Clasificación

Es la separación de los componentes de una mezcla de partículas en dos o más

fracciones de acuerdo a su tamaño, siendo cada grupo obtenido más uniforme que la

mezcla original. La Clasificación es una operación primordial cuando el producto

tiene especificaciones estrictas de tamaño. En otros casos, es una operación auxiliar

de la molienda y es aquí donde se encuentra su aplicación más importante en la

industria minero metalúrgica.

- Concentración

Es la separación del mineral o metal útil de la ganga o material estéril. Para estos procesos

se aprovechan las propiedades físicas (densidad, magnetismo, etc.) o fisicoquímicas

(flotabilidad) de los minerales o metales, siendo los procesos más comunes los siguientes:

Gravimétrica

Figura 6. Concentración gravimétrica. Tomado de:

https://www.slideshare.net/123cocoliso/concentracion-gravimetrica-clase-3

La separación se efectúa aprovechando la diferencia de densidades de las especies

minerales a separar; se utiliza particularmente en la concentración de minerales muy

densos o muy livianos. Cuanto mayor sea la diferencia de densidades de los minerales, más

efectiva será su separación.

Flotación
 Figura 7. Separación por flotación. Tomado de:
https://procesaminerales.blogspot.com/2012/09/flotacion-minerales.html

La flotación es un proceso físico químico complejo. Al igual que otras técnicas de

concentración requiere que las especies minerales útiles tengan un grado de

liberación adecuado. El proceso se basa en la adhesión selectiva de partículas de

especies minerales a burbujas de aire dispersas en un medio acuoso. La flotación se

usa para separaciones complejas de minerales que no se prestan para separación por

gravedad u otros métodos debido a propiedades similares de gravedad específica,

propiedades magnéticas, u otras propiedades físicas.

Separación magnética

Figura 8. Seoaración magnética. Tomado de:

https://spanish.alibaba.com/product-detail/wet-and-dry-enrichment-magnetic-
seperation-machines-specifications-for-iron-ore-60636678007.html

Proceso de concentración en el cual se aprovecha la atracción de ciertos minerales

hacía un campo magnético, para separarlos de otros que no son afectados o que son

afectados en menor medida.

 Procesos de transformación

- Hidrometalurgia
Estudia la recuperación de los metales de sus menas o de sus concentrados,

disolviéndolos mediante algún reactivo para luego precipitarlos. Se consideran los

siguientes aspectos:

1. Método de Lixiviación (in situ, percolación, canchas o botaderos, agitación,

autoclave, etc.)

2. Agente Lixiviante (cianuro, bacterias, etc.)

3. Método de Recuperación (zinc, carbón activado, etc.)

- Pirometalurgia

Es la rama de la metalurgia en que se usa calor para la obtención y refinación de los

metales. Se consideran los siguientes métodos, algunos de ellos son: Tostación,

calcinación, coquización, fundición, finado y electrofinado, secado.

Calcinación y tostación

Figura 10. Alto horno. Tomado de:

https://materialescf12.wordpress.com/2016/03/05/obtencion-del-arrabio/

La calcinación es el proceso pirometalúrgico a través del cual se busca eliminar el

agua, la materia orgánica y los demás contenidos volátiles de una sustancia. Es

importante que el tamaño de la roca sometida a calcinación sea homogéneo. La cal

es producida por la calcinación de la caliza y/o dolomita triturada. La calcinación y

la tostación requieren de una alta temperatura y una atmósfera controlada para

oxidar los elementos de interés. El equipo requiere que se mezcle el material para

exponer las superficies a la oxidación.

Coquización

Figura 9. Coquización. Tomado de:

https://www.minenergia.gov.co/documents/10180/416798/beneficio.pdf

Es un proceso pirometalúrgico mediante el cual se obtiene coque a partir de una

combustión incompleta de carbón. Las etapas más importantes para la preparación

de coque son: preparación del carbón, su manejo, el cargue de los hornos, la

coquización, el descargue y la preparación del coque. La calidad del coque

producido depende de las propiedades físico-químicas del carbón.

Fundición

La fundición es el proceso pirometalúrgico mediante el cual un metal es llevado de

estado sólido a líquido.

Refinado y electrorefinado

El refinado es el proceso que sigue al proceso de fundición para separar los metales

y retirar las impurezas con el fin de obtener productos comerciales. En el refinado se

pueden usar métodos electrotérmicos y de electro-refinado para retirar las

impurezas. Un ejemplo de un proceso electrotérmico es el uso de un horno eléctrico

para el refinado. Los métodos de electro-refinado se emplean a menudo para

purificar el cobre, el níquel, el plomo, el oro, la plata y de otros metales.

Secado

Figura 11. Secador. Tomado de: https://spanish.alibaba.com/product-detail/tin-

ore-concentrate-drying-rotary-dryer-china-yufeng-409853686.html

El secado es el proceso de transferir calor a un material para evaporar la humedad

residual. Los tres métodos más comunes de transferencia de calor son la

transmisión, la conducción y la radiación. Los equipos usados en el secado pueden

aplicar los tres procesos. Un secador (horno) rotatorio es un cilindro horizontal

giratorio, con un ángulo pequeño de inclinación hacia la descarga que se calienta

con aire y contacta directamente los sólidos. Los secadores se usan para disminuir el

peso de los concentrados.

Las operaciones auxiliares comprenden todas aquellas operaciones que sirven de

apoyo al proceso de Beneficio y Transformación de minerales en cuanto a su

manejo, almacenamiento, transporte y empaque o despacho a granel según, el caso.

- Transporte interno: Hace referencia a todo aquello que esté directamente

relacionado con el manejo y movimiento del mineral desde los sitios de

almacenamiento en la planta de beneficio y transformación, hasta los silos y

centros de acopio

- Disposición de colas: Es la disposición técnica final o temporal de los

materiales residuales de beneficio y transformación provenientes de procesos de

flotación, lavado y lixiviación entre otros, que generan residuos con parte de

mineral y que pueden ser reprocesados o desechados

- Disposición de escorias: Es la disposición técnica final o temporal de los

materiales residuales de proceso pirometalúrgicos de transformación, como los

efectuados en el níquel, hierro, cobre, aluminio y estaño, entre otros.

 CONCLUSION

En la naturaleza son muy escasos los metales puros o nativos por lo que ocasionalmente

se hallan concentraciones  de ellos. La mayoría de los metales se encuentran asociados

químicamente con otros elementos formando compuestos conocidos como minerales, el

proceso que conlleva la extracción propia de la minería metálica llamado Metalurgia. El

separar y extraer los metales de las concentraciones de minerales es un trabajo delicado

que requiere mucha destreza. Se hace en la actualidad en fundiciones o refinerías e

implica o puede implicar el Beneficio y la Transformación el cual es una etapa de suma

importancia en el proceso minero pues sin este no sería posible llegar al producto final

para su respectiva comercialización.

 BIBLIOGRAFIA

- SUBPROYECTO “ASISTENCIA TECNICA Y CAPACITACION PARA EL

DESARROLLO TECNICO Y EMPRESARIAL DE AMALAR”, Procesos

beneficios minerales. http://geco.mineroartesanal.com/tiki-

download_wiki_attachment.php?attId=232

- Leal C. (1994) Optimization of control systems for mineral processing. In:

Mining Latin America / Minería Latinoamericana. Springer, Dordrecht

https://link-springer-com.proxy.bidig.areandina.edu.co/chapter/10.1007/978-94-

011-1216-1_9#citeas

- Aplicación de la geología. “BENEFICIO Y TRANSFORMACIÓN EN LA

MINERÍA” (2012)

https://www.sgm.gob.mx/Web/MuseoVirtual/Aplicaciones_geologicas/Benefici

o-y-transformacion--minerales.html

- TRITURACION PRIMARIA Y SECUNDARIA DE MINERALES (2011)

http://insutecmza.blogspot.com/2011/04/objetivo-reducir-el-tamano-de-los.html

- MINISTERIO DE MINAS Y ENERGIA (MINMINAS), Guía Minero

Ambiental, “BENEFICIO Y TRANSFORMACION” Pg 35-43. (2002),

Colombia.

https://www.minenergia.gov.co/documents/10180/416798/beneficio.pdf