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¿Qué es la separación minera y por qué es importante?
A medida que nos adentramos en la gran etapa de la extracción de recursos, todo lo que se oculta bajo la Tierra arroja una recompensa asombrosa. Todo, desde las pesadas rocas de los minerales de hierro hasta las materias primas menos valiosas, se procesa dentro de su separación industrial y su extracción. También se sabe que esta extracción no es simplemente una práctica técnica, sino el fundamento de la civilización moderna. El mundo en que vivimos dejaría de funcionar sin la maquinaria moderna que utiliza cables de cobre para generar energía para las ciudades junto a rascacielos creados a partir de minerales de hierro. Todos y cada uno de los metales, materias primas o minerales valiosos sufren esta transformación.
En teoría, sin una separación minera eficaz, sería difícil utilizar el mineral en bruto extraído de la tierra. Piense en cavar un agujero en una montaña e intentar extraer un solo grano de oro. Es similar a la tarea de encontrar una aguja en un pajar. La separación minera proporciona los medios y procesos para concentrar estos minerales, de modo que su posterior procesamiento y uso resulten económicamente razonables. Además, una separación eficaz reduce los residuos, protege el medio ambiente y logra la máxima recuperación de minerales y recursos preciosos que a menudo son buscados, pero de naturaleza limitada. A medida que el mundo avanza hacia un paradigma más sostenible de gestión y conservación de los recursos, resulta cada vez más importante optimizar la separación minera. Esta es la parte que abre los tesoros del mundo para que la civilización los utilice y convierte lo que se considera sólo potencial de la tierra en recursos para reforzar las industrias y la vida misma. De ahí que una extracción eficaz del mineral sea primordial para los mineros y la economía mundial.
Explicación de las principales técnicas de separación en minería
El campo de la separación minera abarca un conjunto de métodos que aplican diferentes características físicas o químicas de los minerales para separarlos. Estos métodos pueden clasificarse de forma más general en función del mecanismo utilizado.
La flotación es uno de los métodos más comunes que separa los minerales en función de que los minerales hidrófobos repelen el agua mientras que los minerales hidrófilos la atraen.
Otro grupo importante es la separación por gravedad, que se basa en las diferencias de gravedad específica entre los minerales útiles y la roca sin valor. Es el caso del jigging, en el que los sólidos se separan en un medio líquido pulsante, o de la concentración en espiral, que se basa en una combinación de gravedad y fuerza centrífuga.
La separación magnética es una potente estrategia para centrarse en los minerales magnéticos. Estos minerales pueden separarse de los materiales no magnéticos debido a su atracción selectiva cuando se aplica un campo magnético.
Por último, la separación electrostática se realiza cuando los minerales en cuestión tienen conductividades eléctricas diferentes. Hay algunas situaciones en las que determinados metales valiosos podrían obtenerse a partir de un tratamiento químico mediante un método denominado extracción con disolventes.
Cada una de estas técnicas primarias, que a menudo se aplican de forma combinada o secuencial, constituye la columna vertebral de la caja de herramientas del ingeniero de procesamiento de minerales, permitiendo una separación rápida y precisa de los minerales de la cuna de la tierra. Así funciona el procesamiento de minerales.
Flotación: Principios y aplicaciones en minería
La flotación es una técnica moderna muy utilizada en el tratamiento de minerales. Se basa en la humectabilidad diferencial de la superficie del mineral y es bastante sencilla pero eficaz. Piense en pequeñas burbujas que se elevan a través de un lodo que es una mezcla de mineral finamente molido y agua. Debido al tratamiento con ciertos reactivos químicos llamados colectores, algunas partículas minerales se vuelven hidrófobas y se adhieren preferentemente a estas burbujas de aire. Estas burbujas ascienden a la superficie y forman una capa de espuma en la que flotan los minerales valiosos concentrados, mientras que la ganga hidrófila permanece en el lodo. Dentro de las celdas de flotación, hay contacto entre las burbujas y las partículas mediante agitación para lograr una mezcla adecuada.
La flotación es aplicable a muchos tipos diferentes de minerales útiles y se utiliza para la extracción de cobre, donde separa eficazmente los sulfuros de cobre de los demás minerales. El oro, que suele encontrarse con minerales sulfurados, también se beneficia de la flotación, al igual que el plomo, el zinc y el molibdeno, que a menudo se recuperan por flotación. La flexibilidad de la flotación reside en su modificación para diferentes sistemas minerales específicos cambiando la cantidad y el tipo de diversos reactivos que se añaden, como colectores, espumantes o modificadores. La eficacia de la flotación es una cuestión importante para los supervisores de planta en las minas. En cambio, algunos parámetros como el tamaño de las partículas, el diámetro de la pulpa y la temperatura también deben modificarse para lograr un mejor control de la flotación y, por tanto, un mejor rendimiento del equipo de separación.
Métodos de separación magnética y por gravedad
Aunque la flotación se utiliza ampliamente para separaciones de grano fino, los métodos de separación magnética y separación por gravedad siguen funcionando notablemente bien para materiales más gruesos y minerales específicos, como las arenas, al tiempo que resultan más favorables desde el punto de vista económico.
Separación por gravedad se basa en la noción de que los materiales más densos se hunden más rápidamente en el fondo de un medio fluido. Un ejemplo sería la búsqueda de oro. Las partículas de oro más densas se depositan en el fondo de la batea, mientras que la arena y la grava son menos densas y son arrastradas. Los métodos modernos de separación por gravedad, como el jigging, utilizan corrientes de agua pulsantes para estratificar las partículas en función de su densidad. Una versión más compleja de esta técnica son los concentradores en espiral, que tienen un canal helicoidal. En ellos, la combinación de gravedad y fuerza centrífuga hace que los minerales más densos se desplacen hacia la parte interior de la espiral y que la ganga más ligera se desplace hacia el exterior. Las mesas de agitación combinan el movimiento de agitación y el flujo de agua por encima de una superficie ondulada para lograr la separación de minerales de distintas densidades.
Separación magnéticasin embargo, utiliza la susceptibilidad magnética de determinados minerales. Esta técnica es muy útil en la separación de minerales que contienen hierro, como la magnetita y la hematites, de la ganga que contiene hierro no magnético. Existen varios tipos de separadores magnéticos, desde los de baja intensidad que sirven para minerales fuertemente magnéticos hasta los de alta intensidad que sirven para minerales débilmente magnéticos. A menudo, las partículas magnéticas se separan de los materiales no magnéticos mediante el uso de tambores o cintas giratorias con imanes permanentes colocados en ángulos adecuados para atraer y guiar las partículas magnéticas.
| Característica | Separación por gravedad | Separación magnética |
|---|---|---|
| Principio | Diferencia de gravedad específica (densidad) | Diferencia de susceptibilidad magnética |
| Minerales aplicables | Oro, estaño, wolframio, cromita, óxidos de hierro (algunos) | Magnetita, hematites, pirrotita, ilmenita (y algunas otras) |
| Tamaño de las partículas | Generalmente eficaz para partículas más gruesas | Eficaz en una amplia gama de tamaños de partículas, incluidos los tamaños micrométricos |
| Complejidad | Relativamente sencillo y barato | Puede ir de simple a complejo, dependiendo de la intensidad |
| Equipo clave | Jigs, espirales, mesas vibratorias, separadores de medios densos | Separadores de tambor, separadores de cinta, separadores de alta intensidad |
Así pues, estas dos técnicas, utilizadas aisladamente o en combinación con otras técnicas, ofrecen alternativas y complementos eficaces a la flotación en el vasto campo de la separación minera y la concentración de minerales. A la hora de utilizar estas técnicas, en primer lugar hay que evaluar el tipo de mena mineral de que se trata.
Equipos esenciales para una separación eficaz en minería
● Trituradoras de mandíbulas
● Trituradoras de cono
● Molinos de bolas
● Cribas vibratorias
● Hidrociclones
● Células de flotación
● Mesas vibratorias
● Separadores magnéticos
● Más grueso
● Unidades de eliminación de agua
● Unidades de secado
El logro de una separación minera eficaz depende del conjunto adecuado de herramientas de separación. Cada una tiene su propia responsabilidad específica en una planta de tratamiento de minerales. La fase inicial comienza con actividades primarias de perforación y trituración mediante dos trituradoras de mandíbulas progresivamente más estrechas, trituradoras de cono y molinos de bolas. Éstos sirven para reducir el mineral en bruto ROM y liberar los minerales deseados en su interior. Los dispositivos de cribado y clasificación emplean cribas vibratorias e hidrociclones que dividen las partículas por tamaños, asegurando una alimentación adecuada para los siguientes procesos de separación primaria.
La fijación de la burbuja al mineral, que tiene lugar en las celdas de flotación, es crucial para la separación. Tras la separación por gravedad mediante plantillas, espirales, mesas vibratorias y separación magnética, el resto de los minerales magnéticos se eliminan en diversos tipos de separadores. También es importante para el circuito de proceso de piezas en la manipulación secundaria de los lodos mediante bombas de lodos, que transportan mezclas espesas, y unidades que combinan el espesamiento y la eliminación del agua de los concentrados. Después de este proceso, es necesaria una mayor concentración mediante secado.
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Factores que influyen en la eficacia de la separación minera
Lograr una eficiencia óptima en la separación minera es más complicado que desplegar equipos; hay muchos detalles que considerar.
El tamaño del partículas es importante. Hay que liberar los minerales de la ganga que los acompaña triturándolos y moliéndolos hasta conseguir una granulación razonable y adecuada para el método de separación que se haya seleccionado. Si no se muele lo suficiente, las partículas minerales no se liberan bien, y si se muele demasiado, se desperdicia energía y, en algunos casos, se dificulta la separación. Estos procesos indirectos son controlados por supervisores de calidad, que son esenciales para gestionar estos parámetros.
El paso inicial conocido como "liberación del mineral", que la heurística plantea como la separación del mineral valioso de la ganga, determina aproximadamente dónde se sitúa el límite de eficacia. Conocer las características mineralógicas del tipo de yacimiento es fundamental para decidir cuál es el grado de molienda óptimo y cuál debe ser la estrategia de separación.
También, densidad de la pulpaLa proporción de sólidos y líquidos en un lodo es un factor muy importante, ya que influye tanto en los efectos de la flotación como en los de la concentración por gravedad.
Para los procesos químicos y la flotación, el pH y eh (potencial redox) de los lodos son los más importantes. Los reactivos que se introducen en la flotación, como los colectores, los espumantes y los modificadores, deben seleccionarse en cuanto a sus cantidades para que los minerales adecuados se adhieran a las burbujas de aire formadas.
Por último, pero no por ello menos importante, calidad del agua es significativo. Su pH y los iones que se encuentran en suspensión tienen los efectos más profundos sobre los procesos de separación en cuestión. Es necesario comprender y controlar completamente estas condiciones para mejorar la recuperación de minerales y reducir la dilución en los relaves con fines medioambientales.
Elegir el método y el equipo de separación adecuados
La elección del método de separación y del equipo de separación correspondiente es una decisión muy importante que depende de multitud de factores, lo que significa que requiere un conocimiento detallado del mineral y de sus características asociadas, así como del objetivo. La composición mineralógica de la mena es el factor más importante. Cada uno de los distintos minerales tiene sus propias características físicas y químicas de procesamiento que le permiten someterse a un proceso de separación determinado. Por ejemplo, es fácil realizar la flotación en minerales sulfurados, así como la separación por gravedad de minerales densos como el oro y la casiterita. La separación de minerales magnéticos suele ser sencilla debido a la aplicabilidad de la separación magnética.
Las cuestiones de la ley del mineral y de la ley de concentración deseada también revisten una importancia considerable. Los concentrados económicamente viables pueden ser inalcanzables a partir de minerales de baja ley sin técnicas de separación más agresivas y eficaces. El aspecto financiero, incluidos los gastos de capital, los costes de procesamiento y los gastos energéticos, sigue siendo fundamental para los gestores de las plantas mineras. El método seleccionado debe ser razonable desde un punto de vista técnico y económico para las operaciones mineras en cuestión. Además, los métodos que reducen el uso de agua y energía, así como la creación de residuos peligrosos, se eligen ahora con más frecuencia debido a preocupaciones medioambientales y de sostenibilidad. El óptimo global es un equilibrio de todos estos criterios que rara vez se alcanza sin pruebas en plantas piloto y el juicio de expertos sobre el rendimiento esperado de los equipos y métodos de separación en la eficiencia y sostenibilidad del proceso.
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