UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA – SEDE MEDELLÍN

FACULTAD DE MINAS DPTO. DE RECURSOS MINERALES

PROGRAMA OFICIAL DE ASIGNATURAS

CÓDIGO: N3110NOMBRE: CONCENTRACIÓN DE MINERALES

Aprobado porConsejo de Facultad Acta 1124 Año 2001 Mes 02 Día 02

MODALIDAD HAB VAL INTENSIDAD/SEMANA PRÁCTICA EXTRAMURALT TP P DP TD TA EP

X NO NO 02 02 04 04 SÍ

PROGRAMA NIVEL TIPO PRE-REQUISITOS CO-REQUISITOS

INGENIERIA DE MINAS Y METALURGIA 07 N N3100

OBJETIVOS

Una vez terminado el curso el estudiante estará en capacidad de:

Analizar y evaluar los procesos de separación sólido-sólido en máquinas que concentren minerales apoyado fuertemente en conceptos básicos provenientes de principalmente de los fundamentos dinámicos de la Mineralurgia.

Diseñar, evaluar y optimizar diferentes estrategias de concentración de minerales.

Dimensionar y optimizar máquinas de concentración para procesos específicos de separación sólido-sólido.

Formular conceptos acerca de equipos y plantas concentradoras en operación, orientados al enriquecimiento de corrientes con uno o varios minerales especificados particularmente.

PROGRAMA RESUMIDO

BLOQUE UNO. Introducción a la separación de fases. Introducción y fundamentos dinámicos de la separación sólido-sólido. Dinámica de fluidos de suspensiones minerales.

BLOQUE DOS. Separación sólido-sólido. Indices metalúrgicos y objetivo fundamental de la concentración. Liberación y la separación de minerales. Curvas de separación de lavabilidad. Introducción al trazado de plantas de concentración.

BLOQUE TRES. Separación gravitacional. Generalidades y la clasificación como concentración. Separación en medios densos, separación mediante el uso de Jigs, separación en películas. Separación gravitacional centrífuga.

BLOQUE CUATRO. Separación magnética y eléctrica. Separación magnética de baja y alta intensidad, separación eléctrica de alta intensidad.

BLOQUE CINCO. Separación mediante fenómenos fisicoquímicos de superficie. Introducción a la fisicoquímica de interfases, flotación espumante, aglomeración selectiva.

BLOQUE SEIS. Introducción al control y simulación de procesos de concentración. Introducción al control y simulación de plantas de concentración.

PROGRAMA DETALLADO

BLOQUE UNO.INTRODUCCIÓN A LA SEPARACIÓN FISICA DE FASES

CAPITULO UNO. INTRODUCCIÓN Y FUNDAMENTOS DINÁMICOS DE LA SEPARACIÓN SÓLIDO-SÓLIDO.

La concentración de minerales y la separación sólido-sólido. Fundamentos dinámicos de la separación sólido-sólido. Teoría de mezclas:

aproximación microestructural, aproximación micromecánica, aproximación estadística, aproximación como un continuo

DP 02TD 00

SUBTOTAL ACUMULADO 02

TA 02EP 02

SUBTOTAL ACUMULADO 04

CAPÍTULO DOS.DINÁMICA DE FLUIDOS EN SUSPENSIONES MINERALESTeorema del transporte de Reynolds, ecuación de la continuidad para suspensiones, ecuación de Navier-Stokes, análisis dimensional, ecuación de difusión-convección, balance de energía mecánica. Teoría de separación de fases. Termomecánica de la separación, introducción

a la cinética de la separación.

DP 02TD 02

SUBTOTAL ACUMULADO 06

TA 04EP 04

SUBTOTAL ACUMULADO 12

BLOQUE DOSSEPARACIÓN SÓLIDO-SÓLIDO

CAPÍTULO TRES. ÍNDICES METALÚRGICOS Y OBJETIVO FUNDAMENTAL DE LA CONCENTRACIÓN.

Concepto de enriquecer una corriente y propiedades diferenciales. Indices metalúrgicos para evaluar la separación de fases: Recuperación R,

razón de enriquecimiento RE, rendimiento V, razón de concentración RC, índice de selectividad IS, error probable Ep, índice de claridad S.I, etc.

Objetivo fundamental de la concentración. Clasificación de etapas de separación de acuerdo al uso de índices metalúrgicos. Etapa “Rougher”, etapa “Scavenger”, etapa de limpieza, separaciones selectivas.

Parámetros del sistema particulado y de la suspensión que controlan la separación y los índices metalúrgicos (Tamaño de partícula, reología de la suspensión, liberación de las fases minerales, carga circulante de los molinos, etc.).

DP 02TD 00

SUBTOTAL ACUMULADO 08

TA 02EP 02

SUBTOTAL ACUMULADO 16

CAPÍTULO CUATRO. LIBERACIÓN Y LA SEPARACIÓN DE MINERALES.

Partículas liberadas y partículas mixtas. Modelos de liberación de minerales Efecto sobre la separación de minerales. Comportamiento de las curvas de separación y sobre los índices metalúrgicos.

DP 00TD 02

SUBTOTAL ACUMULADO 10

TA 02EP 04

SUBTOTAL ACUMULADO 22

CAPÍTULO CINCO. CURVAS DE SEPARACIÓN Y DE LAVABILIDAD.

Curvas de separación y control de índices de separación. Análisis densimétricos, análisis granulométricos, análisis químicos y análisis mineralógicos. Construcción de curvas de separación.

Predicción de índices metalúrgicos interpretando curvas de separación. Efecto de la liberación de minerales sobre la curva de separación. Preparación de medios para separara por densidad. Efecto de la velocidad de separación (efectos cinéticos) en la construcción de

una curva de separación a partir de datos experimentales (viscosidad de la suspensión, amplitud de la distribución de tamaños).

DP 00TD 02

SUBTOTAL ACUMULADO 12

TA 02EP 04

SUBTOTAL ACUMULADO 28

CAPÍTULO SEIS. INTRODUCCIÓN AL TRAZADO DE PLANTAS DE CONCENTRACIÓN.

Determinación de Indices metalúrgicos Planteamiento de estrategias de separación de acuerdo a la comparación de

índices. Línea rougher-scavenger, línea rougher-impieza. Criterios para la recirculación de corrientes. El papel de la remolienda y la recirculación de corrientes. Diseño de esquemas ideales de separación. Introducción a la optimización de plantas concentradoras.

DP 00TD 02

SUBTOTAL ACUMULADO 14

TA 02EP 02

SUBTOTAL ACUMULADO 32

BLOQUE TRESSEPARACIÓN GRAVITACIONAL

CAPÍTULO CINCO. Generalidades y la clasificación como concentración de minerales.

Criterio de concentración. El criterio de concentración y el tamaño de partícula. Enriquecimiento de minerales de acuerdo al tamaño de partículas. Relación entre los parámetros de clasificación (Indice de claridad S.I, d50, corto

circuito) con los índices de metalúrgicos de recuperación R, razón de enriquecimiento RE y rendimiento V.

Predicción de índices metalúrgicos analizando curvas de clasificación C(x) y de separación Si por tamaños.

DP 00TD 02

SUBTOTAL ACUMULADO 16

TA 02EP 02

SUBTOTAL ACUMULADO 36

CAPÍTULO SEIS. SEPARACIÓN POR MEDIOS DENSOS

Hidrodinámica de la separación por medios densos

Balance de fuerzas sobre una partícula inmersa en un fluido de Stokes. Movimiento de una aislada partícula en un fluido viscoso. Razón de sedimentación libre. Sedimentación obstaculizada. Colisiones entre partículas y disipación de

energía mecánica. Reología de medios densos. Viscosidad y esfuerzo de cedencia en medios

densos. Efectos termomecánicos y cinéticos en la separación. Análisis de la separación en medios densos. Anomalías (distribución de

tamaños, forma de partículas). Tiempos de residencia y dimensionamiento de equipos. Cinética de la

separación. Equipos de separación: separadores estáticos, separadores dinámicos.

DP 02TD 02

SUBTOTAL ACUMULADO 20

TA 02EP 02

SUBTOTAL ACUMULADO 40

CAPÍTULO SIETE. SEPARACIÓN MEDIANTE EL USO DE JIGS.

Hidrodinámica de la separación en lechos pulsantes y fluidización. Razón de jig.

Trabajo de fluidización y relación entre amplitud y frecuencia en lechos pulsantes.

Mecanismos clásicos de separación en Jigs: Aceleración diferencial al inicio de caída, Alcanzar el mínimo nivel de energía potencial, Sedimentación obstaculizada, escurrimiento intersticial.

Ciclos del Jigs. Ciclos ideales, ciclos reales. Efecto del ciclo sobre la estratificación.

Tipos de Jigs. Disposición de Jigs en las plantas concentradoras.

DP 04TD 02

SUBTOTAL ACUMULADO 26

TA 04EP 08

SUBTOTAL ACUMULADO 52

CAPÍTULO OCHO. SEPARACIÓN EN PELÍCULAS

Hidrodinámica de la separación en una película. Balance de energía mecánica de una partícula moviéndose en una película. Teoría de Bagnold. Estratificación de partículas moviéndose en planos inclinados. Primer evento

de estratificación debido al gradiente de velocidad de a película, segundo evento debido al rodamiento7deslizamiento de partículas.

Accesorios que modifican el segundo evento de estratificación. Rifles, pulsos transversales, cambios geométricos.

Diseño y dimensionamiento de canaletas y canalones. Diseño y dimensionamiento de espirales y conos. Nuevos equipos de concentración usando películas.

DP 02TD 02

SUBTOTAL ACUMULADO 30

TA 04EP 04

SUBTOTAL ACUMULADO 60

CAPÍTULO NUEVE. SEPARACION GRAVITACIONAL CENTRÍFUGA.

Hidrodinámica de la separación mediante el uso de campos de fuerza centrífuga.

Efecto del campo de fuerza sobre el criterio de concentración. Equipos empleados en la separación con campos de fuerza centrífuga.

DP 00TD 02

SUBTOTAL ACUMULADO 32

TA 02EP 02

SUBTOTAL ACUMULADO 64

BLOQUE CUATROSEPARACIÓN MAGNÉTICA Y ELÉCTRICA

CAPÍTULO DIEZ. SEPARACIÓN MAGNÉTICA.

Fuerzas que intervienen en la separación magnética. Susceptibilidad magnética de partículas. Umbrales de susceptibilidad

magnética. Clasificación magnética de partículas. Ferromagnéticas, paramagnéticas y diamagnéticas.

Movimiento de partículas en un campo magnético. Separadores magnéticos: de baja intensidad y de alta intensidad.

DP 02TD 02

SUBTOTAL ACUMULADO 36

TA 04EP 04

SUBTOTAL ACUMULADO 72

CAPÍTULO ONCE. SEPARACIÓN ELECTRICA

Fuerzas que intervienen en la separación eléctrica. Conductividad eléctrica de sólidos. Umbrales de conductividad eléctrica. Equipos de separación eléctrica de alta intensidad.

DP 02TD 02

SUBTOTAL ACUMULADO 40

TA 04EP 04

SUBTOTAL ACUMULADO 80

BLOQUE CINCOSEPARACIÓN MEDIANTE FENÓMENOS DE SUPERFICIE

CAPÍTULO DOCE INTRODUCCIÓN A LA FISICOQUÍMICA DE INTERFASES

Fuerzas inter-partículas: Teoría DLOV y fuerzas estructurales Termodinámica de la hidrofobicidad: trabajo de adhesión, trabajo de cohesión Adsorción física, quimisorción y coadsorción.

Teoría de la doble capa eléctrica y potencial Z.

DP 02TD 02

SUBTOTAL ACUMULADO 44

TA 04EP 08

SUBTOTAL ACUMULADO 88

CAPÍTULO TRECE. FLOTACIÓN ESPUMANTE

Reactivos de flotación: Colectores, espumantes, modificadores de pH, activadores y depresantes.

Cinética de la flotación: modelo de García –Zuñiga, determinación de tiempo óptimo de flotación.

Teorías de flotación. Flotación de óxidos, flotación de sulfuros. Teoría general de la hidrofobicidad Selección de reactivos de flotación.

DP 04TD 02

SUBTOTAL ACUMULADO 50

TA 04EP 10

SUBTOTAL ACUMULADO 102

CAPÍTULO CATORCE. AGLOMERACIÓN SELECTIVA

Coagulación selectiva. Teoría DLVO aplicada a la coagulación selectiva. Coagulación de sistema binarios, coagulación selectiva mediante fuerzas hidrofóbicas. Tecnología de la coagulación selectiva en procesamiento de minerales.

Floculación selectiva. Floculación con polímeros, elementos de floculación selectiva, diseño de grupos funcionales para floculación selectiva, aplicaciones.

DP 04TD 02

SUBTOTAL ACUMULADO 56

TA 04EP 06

SUBTOTAL ACUMULADO 112

BLOQUE SEISINTRODUCCIÓN AL CONTROL Y SIMULACIÓN DE PROCESOS DE

CONCENTRACIÓN.

CAPÍTULO QUINCE. INTRODUCCIÓN AL CONTROL Y SIMULACIÖN DE PLANTAS DE CONCENTRACIÓN.

Balances de masa en plantas de concentración Modelación de procesos de separación sólido-sólido. Introducción al control de procesos de separación: lazos de control, variables

de control, variables de perturbación. Modelación y simulación integrada de plantas concentradoras.

DP 04TD 02

SUBTOTAL ACUMULADO 60

TA 04EP 10

SUBTOTAL ACUMULADO 122

BIBLIOGRAFIA

E. KELLY & D. SPOTTISWOOD. Introduction to mineral Procesing. John Wiley & Sons, N.York, 1982.

B.A. WILLS. Mineral Processing Technology. Pergamon Press, Oxford, Third Edition, 1985.

A.M. GAUDIN. Principles of mineral Dressing. McGraw-Hill, N. York, 1939.

L. AUSTIN, R. KLIMPEL & L LUCKIE. Process Engineering of Size reduction: Ball milling. AIME, 1984.

J. F. SPISAK & G. JERGENSEN (Editors). Frontier Technology in Mineral Processing. AIME, 1985.

J. LASKOWSKY. Fundamentos fisicoquímicos de la Mineralurgia. U. De Concepción, 1974.

J.HERBST, D. GEORGE & K. SASTRY. Control´84. Mineral/metallurgical Processing., AIME, 1984.

R. BURT. Gravity Concentration Technology. Elsevier, 1984.

P. SOMASUNNDARAN & N. ARBITER (Editors). Beneficiation of Mineral Fines. AIME, 1979.

W. BOERICKE. Estudio y explotación de pequeños aluviones. Librería Colombiana, 1991.

J. S. LASKOWSKY & J. RALSTON (Editors). Colloid Chemistry in Mineral Processing., Elsevier, 1992.

M. O. BUSTAMANTE. Concentración de Minerales. U. Nacional-MINERALCO, 1994.

A. J. LYNCH, N. W. JOHNSON, E.V. MANLAPING & C. G. THOTRNE. Mineral and Coal flotation circuits. Their simulation and control. Elsevier, 1980.

Proceedings of 10th Int. Min. Proc. Congress. 1973, 13th Int. Min. Proc. Congress, 1979,

Revistas:

International J. Min. Proc. . Elsevier Powder Technology. Elsevier.

METODOLOGÍA

1. Clase magistral: 40% aprox.2. Discusión de artículos y trabajos dirigidos: 20% aprox.3. Laboratorios y trabajo práctico 40% aprox.

EVALUACIÓN

04 Parciales durante el semestre 40% 02 Presentaciones y/o discusiones de talleres y lecturas: 20% Laboratorios (Informe, discusión y asistencia) 30% Informe de práctica extramural 10%

OBSERVACIONES

PRÁCTICA EXTRAMURAL

La practica extramural se realizará después de la de la octava semana, para verificar y observar en una planta concentradora las estrategias de una empresa en particular para concentrar minerales.

Objetivo de la práctica: Verificar en planta los fundamento de la concentración de minerales.

Duración: máximo tres días.

Evaluación: Los estudiantes entregarán un informe de la visita, el cual será parte de la evaluación del curso (ver informa de práctica extramural en el item de Evaluación).

Requerimientos: Transporte y viáticos.

PRACTICAS DE LABORATORIO

Las practicas programadas son:

Análisis densimétrico Separación en Jig Separación en mesa vibratoria Separación en espiral Separación magnética Separación eléctrica Flotación espumante Aglomeración selectiva: Coagulación Aglomeración selectiva: Floculación

PROFESORES QUE ELABORAN EL PROGRAMA

M. Oswaldo Bustamante Rúa Profesor Asociado

Ana C. Gaviria Cartagena Profesora Asociada

CENTRO DE INVESTGACIÓN EN METALURGIA EXTRACTIVA - CIMEX

FECHA DE ELABORACIÓN

Agosto de 2001