Determinación de curvas de consumo de cal en procesamiento de minerales mediante el uso de un molino Magotteaux

Abstract

La industria minera en Chile, la cual representa un 10% del PIB del país para el año 2018 y en el último trimestre del mismo año creció un 4.8%, siendo fundamental dentro de la economía Chile. Se resaltan dos etapas de la producción de cobre que son la molienda y la flotación. En ese contexto, una empresa solicita profundizar el entendimiento químico de la molienda a partir de estudiar las curvas de consumo de cal ajustando el pH después de moler, como se hace en laboratorio, o controlando el pH durante el proceso, asemejándose la industria. Se elabora un marco conceptual, resaltando que las variables fisicoquímicas de lo que ocurra durante la molienda van a depender de las reacciones óxido/reducción y de la interacción agua roca a medida que se liberen las especies. Además, se utilizará un molino Magotteaux que permite la medición en línea de las variables fisicoquímicas y controlarlas. Metodológicamente se comienza elaborando la cinética de molienda. Luego se mide el consumo de cal considerando dos escenarios: ajustar el pH después de la molienda y controlar el pH durante la molienda. En los experimentos con control de pH se mide también la tasa de consumo de cal. Finalmente se analizan las muestras con QEMScan con el fin de advertir las principales reacciones esperadas. Los experimentos se realizaron con tres unidades geológicas distintas. Como resultados principales se obtiene, en primer lugar, que existe una relación lineal entre la tasa en que se expone la superficie del mineral con el consumo de cal en el tiempo, con un coeficiente de Pearson cercano a 0,98 y, en segundo lugar, que el consumo de cal al controlar el pH durante la molienda es menor comparado al ajustarlo posterior a esta. El primer resultado es el esperado, clarificando que el cambio del pH depende de las reacciones superficiales. El segundo resultado se explica por la disminución del efecto galvánico en los medios de molienda y la menor formación de hidróxido de hierro. Finalmente, al analizar las muestras se encuentra una presencia preponderante de feldespatos, arcilla, cuarzo, calcopirita, pirita, silicatos y filosilicatos. Se logra analizar el consumo de cal en los dos escenarios, presentando una posible sobreestimación de consumo de cal de entre 6% a un 50% al ajustar pH después del proceso. Además, se concluye que son las interacciones agua-roca las que definen la reactividad dentro de la molienda, siendo un factor por profundizar en futuros estudios. Cumpliéndose entonces el objetivo de tener un mejor entendimiento de la molienda a partir de las curvas de consumo de cal. Se recomienda para nuevas investigaciones tener un conocimiento de la mineralogía posterior a la molienda y cómo afecta en la flotación, junto a evaluar la posibilidad de la implementación de un modelo matemático que sea capaz de determinar el consumo de cal según las especies presentes. Finalmente, se recomienda evaluar el consumo de cal en laboratorio controlando el pH para poseer un comportamiento más cercano a la industria y evitar posibles sobreestimaciones.