PORTADA :

Explotación de yacimientos tateriticos e r. Y~ 111 re--~ Holguln.

CONTRAPORTADA:

VOL. XV, Minería, No. 1, Diciembre, 1985 Ensayo para la detenninacióo del módulo de e•a ~ · ticidad y coeficiente de Poisson a rocas miner¿1fes . Dispositivo diseñado y construido '"' el CIPIMM . Minbas.

SUM~RIO

SUMM~RY Separación selectiYo de cobalto lúteo de soluciones carbonato-amo­niacales Selective separation of luteous cobait from ammonio carbonate solutions

Uc. Esteban Alfoaso, G. Samalea

Determinación cuantitativa de Au y Ag por espectrofotometría de absor­ción atómica en nuestros minerales ,Y productos de su tratamiento industrial Au and Ag quantitative determination by atomic obsorption spectrophoto­metry in ore samples c ;1d industrially treated products

Uc. José L. 1.cnnamres, Lic . Ed9m'do Acl!Yedo, Lic. C. hentes y T~. J. Pedroso

Beneficio de las arenas turbáceas Benefic iation of peaty sonds

lng. Doncrtc R.. Se<-J<>, Té-e. R@Tl'Oldo Sll6rez

BIGYM. Banco de información de Geofogía y Minería Geology and mining dota bank

lnq. J111n1 Madem Acoda

Lixiviación con ácido carbónico de los minerales niquelíferos reducidos. 1-Análisis termodinámico del proceso Carbonic acid ieaching of nikeliferous ores: 1 - Thermodinomic ono lysis of the process

ln9. Osvaldo Granda lbarra, CS<:

Flotación de barita del yacimiento "El Indio'', Pinar del Río Barite flotation in "El Indio" deposit in Pinar del Río

lng. Julio Romero Dmim, Alberto 11. Bandera y otros

3

'15

2

Determinación espectrográfica de elementos traza en níquel electro­liticG Spectrografhic determination of trace elements ·in electrolytic nickel

Lic. Aldtt Al-. Lic. J. L Lamamres, Téc. N. Dfaa

Las investigaciones mineras dentro de la exploración geológica detallada Mining research within the sphere of detailed geological exploration

llllJ. Orestes Scnihma, CSc:, 1119. .hlan Madem

Corrosión de aleaciones en medios de azufre Corrosion of alloys in . sulphur media

llllJ. Jos6 F. C'oam Mlnnida, lllCJ. J. Tres.:astro, Téc. l. Alv-

Tecnología de beneficio de la mena magnetítica del Sector Concordia Beneficiation technology for magnetite are from the "Concordia" zone

1119. 'l'a!lla Rodñ9-, CSc. L; L Garcla y Wltoto Suwardjo, OSc.

Determinación de compuestos de azufre en el sulfuro de Ni y Co obte­nido por precipitación con H2S a partir de licores carbonato amoniacales Determination of. sulphur complex in Ni and Co sulphides obtained by precipitotion with H2S from ammonia-carbonate liquors

Uc. E. Acevltdo, Lic. C. Fuentes y Téc. Ped..-

Efectividad de la utilización de petróleo aditivo como agente reductor en el proceso Caron Effectiveness of using additive oil as reducing agent in the Caron process

lllCJ. J. CasfelJaMS S1161'92, CSc

ABSl'R4CTS

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REVISTA TECMOLOGIC.A.

CDU 622.778

Tecnología de beneficio de la mena magnetítica

del Sector Concordia

RESUMEN

lng. Tania Rodríguez*

CSc. L. L. García** CSc. Witoto Suwardio** 1

'

Con el fin de su utilización en la producción de sínter metalúrgico, se estudia el beneficio magnético de la mena magnetítica del sector ,,con· cordia'. del yacimiento de hierro ·Santiago. Se dan las características principales de la muestra teC1l01ógica y la composición química y granulo­métrica de los concentrados obtenidos. El esquema de beneficio recomen· dado, que incluye, separación magnética seca y húmeda, permite obtener un concentrado de 64,9 % de hierro, con una extracción del 90,1 Ofo. Las Cf''"acterísticas químicas y gpmulométricas lo hacen factible para la pro· ducción de sínter melalúrgit:n. Mediante la molienda y separación mag­nética de este concentrado se obtuvo un superconcentrado de 69,9 % de hierro. Debido al alto contenido de hierro del concentrado grueso obte· nido, es posible incrementar Ja eficiencia del alto horno y disminuir el consumo específico de coque, con una efectividad económica del orden de los 3.0 MMP para un volumen de producción del taller de alto horno de 1 400 Mllaño.

INTRODUCCION

La base de materia prima ferrosa de nuestro país está compuesta de los residuos industriales de la planta productora de níquel de la provincia de Holguín, algunas reservas de minerales magnet.íti­cos del yacimiento del Este de Santiago, ubicado en la provincia de Santiago de Cuba y los escom­bros lateriticos de los yacimientes de níquel.

Para incrementar las reservas de minerales mag­netíticos y enmarcado en el Programa de Desarrollo Siderúrgico del país, se ejecuta un amplio plan de búsqueda y prospección geológica de la zona del yacimiento del Este de Santiago, donde han sido estudiadas y se encuentran en categoría industrial, las reservas de los sectores La Grande y Chiquita.

*lnvesfüaador agregado • CIPIMM

•*Investigador titular SIME

***Investigador auxiliar SIME

58

El objetivo de este trabajo es definir la tecno­logía de preparación y beneficio pre-metalúrgico de la mena magnetítica del sector Concordia, para su utilización en la producción de sínter metalúr­gico, debid9 a que en estado natural no cumple los requerimientos para este uso por su elevado contenido de minerales formadores de escoria y un relativamente bajo contenido de hierro.

Por las características de la mena se utilizó el beneficio magnético por vía seca y húmeda, estu­diándose comparativamente dos esquemas de be­neficio.

CARACTERISTICAS DE LA MUESTRA TECNOLOGICA

En la muestra tecnológica No. 12 del sector Con­cordia, se detectó la presencia de dos tipos de menas:

REVISTA TECNOLOGICA

- magnetítica Tabla 1 Composición quimica de la muestra tecnol6gica

- menas propias de skarn Elementos Contenido, Elementos Contenido,

Por sus peculiaridades texturales, la mena mag­netítica se puede dividir en dos tipos fundamenta­les:

a) menas masivas

b) menas diseminadas

Las menas masivas componen la parte principal de la mena magnetítica, no así la mena diseminada que se presenta en el contacto de los cuerpos ma­sivos y las rocas propiamente d eskarn. El aumen­to cuantitativo de los componentes no metálico, determina la transición de las menas masivas a las de skarn. La magnetita se encuentra en tamaño de grano que oscila desde 0,01 hasta 1,72 mm, más frecuentemente entre 0,01-0,X mm.

Entre los minerales acompañantes se encuentran: granate, epidota, clorita, plagioclasa, anfíboles, wa­llastonita, pirita, calcopirita, pirrotina, cobre nati­vo, covelina, esfalerita e hidróxido de hierro. .

La composición de la muestra tecnológica se pre­senta en la Tabla No. 1

y óxidos . % y óxidos %

Fe total 40,22 CaO 1,21

Feo 17,37 MnO 0,40

Fe20 3* · 3Ú1 NiO 0,00

Si02 19,53 CoO 0,34

Al 20 3 6,70 zn:o 0,00

s 0,11 Cu 0,05

Cr2o3 0,01 v?o5 0,0045

Na20 0,69 PbO tr

K 20 0,17 Ti O? 0,26

MgO 2,54 P205 0,5

*Valor calculado

DETERMINACION DE LAS FRACCIONES MAGNETICAS DE LA MUESTRA TECNOLOGICA. Por el contenido de hierro, la mena de este sec­

tor se puede clasificar, como mena magetítica de contenido medio (1). Como elementos nocivos se encuentran el azufre y el fósforo.

Tabla 2

La mena de cabeza molida (56 % - 0,074 mm) · se sometió a análisis de las fracciones magnéticas en un analizador electromagnético tubular (tubo Davis) del tipo 25B-CE, variando la intensidad de· campo desde 40 kA/m - 120 kA/m, cuyos :re­sutados se muestran en la Tabla No. 2.

Análisis de la mena de cabeza con separación de productos, variando la intensidad del campo magnético

Intensidad del campo magnético Operación Productos

kA/m

f\.nálisis magnético Frac. mag. 1

40 :le la mena inicial Frac. no mag. 1 Mena inicial

Análisis magnético Frac. mag. 2

56 de la fracc. no Frac. no mag. 2

magnética 1. Frac. no magn. 1

Análisis magnético Frac. mag. 3

88 de la fracc. no Frac. no mag. 3

mag. 2. Frac. no mag. 2

Análisis magnético Frac. mag. 4 120 de la frac. no Rechazo final

mag. 3. Frac. no mag. 3

Frac. mag. Balance total Rechazo

Mena inicial

Vol. XV, Mlnerla, Ho. 1, Diciembre, 1985

Indices de beneficio, %

T f3

54,54 66,51 89.24

45,46 9,62 10,16

100,00 40,65 100.00

1,18 25,65 0,74

44,28 9,20 10,02

45,46 9,62 10.76

0,90 17.33 0,39

43,38 9,03 9,63

44,28 9.20 10,02

0,98 12,09 0,29

42.-40 8.96 9,34

43.38 9,03 9,63

51,60 63,98 90,66

42,40 8;96 9.34

100,00 40.65 100,00

59

En la misma se demuestra que la fracción mag­nética 1, tiene un alto contenido de hierro (66,51 O/o), con un 89,24 °¡0 de extracción.

Las operaciones posteriores de limpieza de las fracciones no magnéticas, a pesar del incremento de la intensidad del campo magnético, resultan ine­ficaces, por cuanto el incremento de la recupera­ción del hierro es sólo de 1,42 % y en el rendi­miento de 3,1 %. mientras la ley de hierro dis­minuye en 2,53 º/0• Se corrobora que la mena está compuesta principalmente de magnetita masiva y que no se requieren altas intensidades del campo magnético para su separación.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

Se estudiaron dos esquemas de beneficio; uno considerado la separación magnética combinada (vía seca y húmeda) con granulometría inicial 6-0 mm (Esquema I) y el Esquema II con separa­ción magnética de la mena molida (56 % - 0,074 mm).

BENEFICIO DE LA MENA SEGUN EL ESQUEMA I.

Teniendo como base las características de la muestra tecnológica y el resultado de las pruebas preliminares de separación magnética seca, se estudió el esquema de beneficio con granulometría inicial 6-0 mm que se muestra en la Figura No. 1. Las condiciones de operación y los índices de bene­ficio se presentan en la Tabla No. 3.

Del análisis de los datos de la tabla se observa que mediante la molienda del concentrado grueso (K2) y su posterior separación magnética con inten­sidad del campo de 64 kA/m se obtiene un con­centrado de alta ley en hierro (69,91 °lo) con índices de beneficio satisfactorios.

La molienda de los productos medios, permite incrementar el aprovechamiento de la mena, obte­niéndose un concentrado de 67 ,47 % de hierro y una extracción del 10,52 °1

0 •

Los índices del beneficio para el esquema com­pleto son satisfactorios, con una efiencia, calculada según (2) de 83,82 ° 0• El contenido de sílice y alúmina :iisminuye en la medida de que se incremen­ta el contenido de hierro, en el proceso de beneficio.

Debemos señalar que el módulo de sílice (Si02/ Ab03) tiene una influencia doble en la fusión de los minerales de hierro en alto horno. Tabla 3

Cuando la relación Si02/ Ah03 es menor que 0,5 es positiva, pero al aumentar hasta 1,5. es negativa, ya que la escoria que se produce durante la fusión es viscosa ; sin embargo, para valores de este mó­dulo superiores a 1,5, las escorias adquieren las propiedades de fluidez neceasrias [3}.

En los concentrados obtenidos el módulo de sílice es siempre mayor que 1,5 por lo que .responde a lo requerimientos de la operación moderna del alto horno.

60

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MIMA INICIAL

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LlllPIEZA

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COL.Al ~ l#ALEI

Fiq . l. Esquema cle be neficio por separació:. magnética combinada

En los óxidos ácidos se observa una tendencia a la disminución en la medida en que se incrementa el contenido de Fe en los concentrados. Igual comportamiento presentan el S y el P20 s que com­parados con la composición promedio de menas típicas de hierro [4) no representan contenidos per­judiciales.

BENEFICIO DE LA MENA MAGNETITICA SEGUN EL ESQUEMA II.

Con la mena inicial molida (56 % - 0,074 mm) se preparó una pulpa con un contenido de sólido de 20 °lo [5.l en un tanque con agitación mecánica durante 15-20 min.

La pulpa -se sometió a la separación magnética húmeda en un separador electromagnético de tam­bor tipo 120B-CE, sometiendo el concentrado obte­nido a una operación de limpieza según se mues­tra en la Figura No. 2.

Los índices de beneficio se muestran en la Tabla No. 4. El análisis de los resultados de la Tabla No. 4 demuestra que con la operación de limpieza del concentrado, el enriquecimiento no es signi­ficativo. Asimismo la efectividad del beneficio en la separación magnética básica es 77,15, incremen­tándose ligeramente hasta 78,20 para el esquema general. Tabla 4.

REVISU TECNOLOGICÁ

"fabla . 3 Indices de · beneficio de · la mena del Sector Concordia según el esquema de la Fig. 1.

c.ondidones de operación Productos

Separación magnética seca, con K 1

velocidad de tambor 0,082 m/seg. C1

Intensidad de Campo Cabeza

Mag = ·38 kA/m

Limpieza del concentrado . magnetice

K 1 en las !f1ismas condiciones de operación

Separación ·magnética seca de la

colat en las misffias condiciont!S

Separación magnetica humeda de los productos PM 1 y Kc

molidos (75 º 'o - 0,074 miiil Intensidad de campo.

·Producto

Mag = 76 kA/m

Limpieza. del concentrado Ka por vía humeda Intensidad de campo Mg = 64 kA/m

Limpieza del concentrado K2 con granulometría 75 % - 0.074 mm Intensidad de campo Mag = 64 kA/m

Indices tecnológicos

totales.

Tabla 4

mixto

K

e Cabeza

Indices de beneficio, '' 'o

56,60 59,06 83,12

43,4-0 15,64 16.88

100,00 40,22 100,00

H.48 64,63 12,12 38,61 56,60 59,06

6,53

36,87

43,4-0

11.35

7.30

1~65

. 53,45

8,94

15,64

~.os

9,25

43,82

7Ú8 11,64 83,12

a.68 8.20

16.88

18;64

1.68

20,32

11.04 67,47 18,52

0.31 14,94 . 0.12

. 11.35 66,83 18 •. 84

·40,34 69~91 70.12

4,14 · 13,Iii l,36 . 44.48 84,63 71.48

51,38 69,38 88,64

48,62 9,4:0 11.36 100.00 40,22 100,00 .

Indices de beneficio de la niena del Sector Concordia según esquema II. Fig. 2.

Indices de beneficio,· °'o

Condicion<;s de operilción Productos T ' Separación magnetica hum$ K, 56,37 65.03 90,20

oon intensidad de campo • C¡ 43,63 9,14 9,SÓ

magnético de · 76 · kA.lm Cabeza 100,00 40,64 100,00

Limpieza del co1 • .:entrado K¡ K2 55.74 65,64 90,03

con intensidad del campo C2 0.63 11,07 0,17

magnético de 64 kA/m K¡ 56,37 65.03 90.20

Indice tecnológicos <;:encentrado 55,74 65,64 90,03

Colas 44.26 9.16 9,97

totales Cabeza 100,00 40,64 100.00

CARACTERISTICAS DE LOS CONCENTRADOS Y COLAS OBTENIDAS EN AMBOS ESQUEMAS DE BENEFICIO.

El análisis mineralógico de los productos del be­neficio [6] demostró que en el concentrado K2 del Esquema I se encuentra un 69 % de magnetita de la cual el 38 % 15e encuentra como magnetita libre.

El concentrado Ks posee un mayor porciento de magnetita libre (72,0 %), lo que está dado por el

Vol. XV, Minerla, Mo. 1, Diciembre, 1985

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~·ll~Cllf" f,. IJ0,60%

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!JEl'AllAC/Ofll tlAHETICA HUllEDA

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1

,, .. ,,,.,,," d "11,14%

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Lltll'IEZA DEL CONCEltrRADO

( • -.r•% ~, .. , .. " t.""'°""

"t CONCENTRADO FINAL

1

( :º·""" 1':11,or" t :0,17%

Ct "--------il"'i f,44,tt% (J:g,"'" ¿ :g,g7"

COLAS FINALEll

Fi9. :Z. Esquema de beneficio por separación ma9n~ica hllmecla

grado de molienda, liberándose la magnetita incluí­. da en otros minerales como epidote, clorita, etc.

Las colas C1 y Cs se componen fundamentalmente de los minerales típicos de skarn y fragmentos de rocas.

El concentrado K2 del esquema II presenta un 68 % de magnetita, de la cual el 41 % pertenece a magnetita libre. En la :omposidón de las colas

· predominan los fragmentos de minerales típicos de ·. skarn con algunas inclusiones de magnetita muy fina.

La composición química de los concentrados fi­nales pueden verse en la Tabla No. 5 y la compo~ sición granulométrica en la Tabla No. 6.

DISCUSION DE LOS RESULTADOS

Haciendo un análisis comparativo de la efecti­vidad del beneficio de ambos esquemas :

Esquema 'Y 'l

I 51,38 69,38 88,64 83,82

II 55,74 65,64 90,03 78,2

observamos que la eficiencia obtenida con el Es­quema I es superior en 5,6 % a la obtenida por el Esquema Il, además de que el contenido de hierro lo supera en 3,74 %. aspecto éste de ~ran impor­tancia en la eficiencia del alto horno. Tabla 6

Sin embargo, la pureza de este concentrado (75 '% -0,074 mm) lo hace más recomendable para la producción de pelets que para la producción de sínter metalúrgico, por lo que es más conveniente,

61

Tabla 5

Composición química de los concentrados

Elementos Esquema 1 Esquema II

y óxidos K2 K:¡ K2

Fe total 64,63 66,05 65,64

Fe2o 3 62,77 64,22 63,78

Feo 26,54 27,06 26,93

Si02 5,55 4.12 4,21

Al20 3 1,45 1,46 1,5,8

s 0,045 0,66 0,053

P205 0,67 0,40 0,52

MnO 0,35 0,34 0,34

eao 4,17 2,60 2,59

MgO 1,14 0,93 0,91

Na2o 0,020 0,04 0,044 K20 0,025 0,029 0,023

ZnO 0,029 0,060 0,061

CoO 0,038 0,049 0,038

NiO 0,032 0,039 0,032

PbO 0,0055 0,0072 0,0076

V205 0,0016 0,0016 0.0016

Cr2o 5 0,015 0,016 0,007

Tabla 6

Composición granulométrica de la concentración

Francción en mm

-6+3

-3+1

-1+0,5

-o.5+0.25

-0,25 + 0,063

-0,063

Porciento en peso

Esquema I Esquema II

K2

21,11

33,14

11,47

10,57

15,53

8,18

K3

0,30

29,33

70,35

K2

0,30

0,90

42,4

56,4

de acuerdo con los objetivos del trabaJo, no procesar el concentrado de la separación magnética seca con granulometría 6 - O mm con un contenido de hierro de 64,63 %. La variante de obtención de este concentrado, puede ser atractiva, en caso de des­tinarse este material a la producción de acero por la vía no convencional de la reducción directa, incluyendo la posibilidad de emplearlo en pulvime­talurgia

Los resultados del beneficio por el Esquema II demuestran que el contenido de hierro en el con­centrado es alto (65,64 º/0) pero no alcanza los va-

62

lores del concentrado final obtenido por el Esquema I, aunque el rendimiento y la extracción son ligera­mente superiores.

Como se observa en la Figura Nos. 1 y 2 no es completamente efectiva la operación de limpieza del concentrado obtenido en la separación magnética húmeda, ya que los valores determinados para la eficiencia en ambos esquemas excluyendo esta etapa, difieren solamente en 1,05 % por el Esquema II y 0,32 para el 1, corroborándose los resultados del análisis magnético de la mena inicial.

Excluyendo del Esquema 1 la operación de ob­tención del concentrado SK, por considerar su granulometría muy fina para la producción de sínter metalúrgico por la vía convencional, según se proyecta en el E.T.E. para la Siderúrgia Inte­grada {7] y la limpieza del concentrado magnético, obtenido en la separación magnética húmeda, se obtiene el Esquema III que se muestra en la Fi­gura No. 3.

Comparando los índices de beneficio de este es­quema con el Esquema II tenemos:

Esquema y ~ € 11

II 56,37 65,03 90,20 77,2

111 55,83 64,9 90,12 77,1

Se demuestra que los resultados obtenidos en am­bos esquemas son similares, teniendo que efectuarse en el caso del Esquema II una molienda más fina del mineral de cabeza, mientras que en el Esquema 111 sólo se efectúa la molienda Íina dei' 19 % de la mena inicial, lo que representa una ventaja desde el punto de vista económico, a la vez que se ob­tiene un 44,48 % del concentrado, en la granulo­metría 6-0 mm, más apropiada para la producción de sínter por la via convencional. Los concentrados desde el punto de vista mineralógico presentan una composición similar.

Considerando estos factores se propone el esque­ma de beneficio de la Figura No. 3 como el más conveniente para la producción de sínter metalúr­gico a partir de la mena magnética del sector Concordia.

Sin embargo, no se debe excluir la posibilidad de evaluar el Esquema 1 por la ventaja que repre­senta el incremento del contenido de hierro en los concentrados, que se suministran como carga al alto horno en la eficiencia del mismo.

Las ventajas de uno u otro esquema sólo pueden evaluarse desde el punto de vista económico.

Es necesario destacar que el esquema recomen­dado es muy similar al propuesto por ·el Instituto Mt;janobr de la URSS para el sector La Grande (8). Independientemente de la diferencia de los eqüi­pos utilizados, los índices de beneficio obtenidos con la mena del sector Concordia son superiores a los obtenidos con el sector La Grande, no obstante es

REVISTA TECMOLOGICA

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COLA5 Fl#ALDI

Fl9. 3. Esquema de beneficio maqnétlco propuesto para la mena del Sector Ooneordia .

necesario realizar pruebas en mayor escala para precisar los resultados obtenidos en el laboratorio.

De acuerdo con lo previsto {7) se alimentará ::orno carga a los altos hornos un sínter metalúrgico obtenido de concentrado de hierro de colas de Nicaro y mineral de Santiago en proporciones de 30 y 20 porciento, respectivamente.

El incremento de 1 % del contenido de hierro en la carga del alto horno eleva la productividad de la instalación en 1,0 - 2,5 %. disminuyendo el con­sumo específico de coque en 0,8 - 2,5 % {9, 10, 11).

Con el concentrado de Concordia obtenido por el Esquema III se incrementa en 0,9-0/0 el contenido de hierro en el sínter y la productividad del alto horno en 1,57 % disminuyendo el consumo especi­fico . de coque en 1,48 %.

Se produce por concepto del incremento de la productividad del alto horno, con el concentrado de Concordia 21 980 t/año de arrabio adicional.

Por cada tonelada de arrabio producido se ob­tiene una disminución del consumo específico de coque de 8,3 kg lo que representa un ahorro de 11 620 t/año de coque. El efecto económico es del 01·den de los 3MMP anuales.

CONCLUSIONES

Es posible beneficiar la mena magnetitica del sector Concordia con e1 esquema que incluye: se­paración maanética seca, con granulometría 6-0 mm

Vol. XV, Mineria, No. t, Diciembre, f985

y la posterior separación magnética húmeda de los productos medios molidos {75 % - 0,074 mm). lo­grándose un concentrado magnético de 64,92 % de hierro, con un rendimiento de 55,03 º/0 y una re­cuperación de 90,12 %. La eficiencia del beneficio es 77,1.

La mena magnetítica del sector Concordia.. por sus características análogas con la del sector La Grande, pueden ser procesadas por el esquema de beneficio propuesto para esta última en el E.T.E. de 1976.

Con una intensidad de campo magnético de 40 kA/m en la separación magnética seca, se obtie­ne un concentrado de 64,6 º/o de hierro, con una recuperación del 71,48 º/0 • cuyas características quí­micas y granulométricas permiten su utilización en la producción de sínter metalúrgico, para su carga el alto horno.

La ley de hierro del concentrado obtenido. per­míte incrementar en 0,9 º/o el contenido de hierro­en el sínter, aumentando la productividad del alto horno y disminuyendo el consumo específico de coque, con un efecto económico del orden de 3,0 MMP anuales.

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