ANALISIS GRANULOMETRICO 1.- INTRODUCCIÓN.- Introducir al estudiante al conocimiento de métodos para hacer el análisis granulométrico mecánico de una muestra de partículas y a la forma de presentar y evaluar los resultados y familiarizar al estudiante con un método para obtener aproximadamente la distribución granulométrica de una muestra de partículas de tamaño inferiores al tamiz # 200Ty. La tamización es uno de los métodos más antiguos e indudablemente el más usado para determinar la distribución de tamaños. Para esto se utilizan los llamados tamices, los cuales consisten en una aro metálico cubierto por un lado por una tela de alambre tejido o una plancha perforada en la que todas las aberturas tienen la misma forma y tamaño.
2.- OBJETIVOS.
Introducir al estudiante el conocimiento de modelos para hacer el análisis granulométrico mecánico de una muestra de partículas y a la forma f orma de presentar y evaluar los resultados.
Determinar la distribución de tamaños de partículas de una muestra en el rango de 300 a 75µm por tamización.
Determinar la distribución de tamaños, aplicando el método aproximado.
Determinar el d25, d50, d75, d80.
Determinar la distribución empírica que describe los resultados.
3.- FUNDAMENTO TEORICO.La caracterización de partículas y conjuntos de partículas es muy importante en e l procesamiento de minerales, ya que el tamaño t amaño se usa como una medida de control para la conminución que tiene como finalidad la liberación de las especies de interés. En las diversas etapas de conminución, se generan partículas de variados tamaños. Por lo tanto, para caracterizar el comportamiento metalúrgico del material en cada operación individual, se requiere cuantificar la cantidad de partículas de un determinado tamaño con respeto al total de partículas de la muestra. Esta propiedad se denomina “Distribución granulométrica” o comúnmente “granulometría” del material.
Debido a que la conminución tiene un alto costo por lo que se debe evitar una sobreliberación s obreliberación o subliberación de la especie de interés, la subliberación s ubliberación ocurre cuando el grado de reducción de la partícula no es suficiente para liberar completamente la especie de interés. En cambio la s obreliberación ocurre cuando el grado de reducción de a partículas es mayor que el necesario para liberar completamente la partícula. Para medir el grado de liberación se usa el tamaño de partícula a su realidad r ealidad facilidad de medición.
Fig. 1 Representación de los grados de reducción de una partícula. 3.1.- Tamaño de partícula.- El tamaño de una partícula representativa que describe el espacio que ocupa, Una partícula puede ser caracterizada por una dimensión lineal, por ejemplo, un “diámetro”
característico. De manera similar, el área o volumen también puede ser utilizado para definir el tamaño de una partícula. Con frecuencia, conversiones o factores de forma se utilizan para permitir la transformación de una medida a otra. Sin embargo, la medida más practica y común para el tamaño está basado en la determinación de un diámetro equivalente o simplemente “diámetro”.
Para un cuerpo regular, por ejemplo una esfera, el “diámetro equivalente” es el diámetro, para un cubo, la longitud de su arista, etc. Para el caso de un cuerpo irregular (partículas de mineral) se puede medir una serie de “diámetros equivalentes”, por ejemplo el d iámetro volumétrico de una partícula es el diámetro de una esfera
que tiene el mismo volumen de una que la partícula, el diámetro equivalente superficial definido como el diámetro de una esfera que tiene la misma superficie que la partícula, el diámetro de Stokes, etc. En algunos casos, se puede medir directamente varias longitudes de la partícula irregular y tomar como diámetro promedio de estas mediciones.
3.2.-Diámetro de tamizaje.- Ancho de la mínima abertura cuadrada a través de la cual pasara una partícula. En las diversas etapas del procesamiento de minerales, el tamaño de partículas constituye una de las variables de mayor relevancia operacional; de aquí entonces, la necesidad de definir y cuantificar adecuadamente esta variable y su distribución en peso. Para caracterizar completamente las partículas se debe indicar la forma que tienen. En efecto, la forma de las partículas puede afectar fuertemente la clasificación por tamaños. Una
partícula angular puede ser clasificada en diferentes formas según en la manera en la que enfrente a la abertura de un número de tamiz. En general, puede emplearse cualquier método de análisis de tamaño para determinar la selectividad y evaluar la performance de la clasificación. La opción se define a menudo por la disponibilidad, costos de capital, y los costos de operación. Para los procesos de clasificación, es usual la distribución de masas. Se prefieren métodos que dan la distribución de masas directamente por encima de aquellos que dan la distribución de número.
3.3.- Series y normas de tamices estándares.- Para facilitar la reproducibilidad de los resultados de tamizado, se han establecido normas y estandarizado algunas series de tamices.
ASTM E 1170
Serie internacional
Serie Tyler.
Serie internacional.- Esta serie toma como tamiz de referencia el de abertura cuadrada de 1 mm y los tamices sucesivos corresponde a una serie cuya abertura es: 4√2. Los tamices de esta serie son nominados de acuerdo con su abertura.
Serie Tyler.- Toma como referencia el tamiz de 74 µm y cuyo diámetro de alambre es de 53 µm, su designación se realiza de acuerdo con el número de aberturas por pulgada lineal:
25400 µm N malla = ------------a + da a = Es la abertura en µm da = Es el diámetro del alambre en µm El tamiz de referencia Tyler es de 200 mallas y los tamices sucesivos obedecen a una relación √2 ó 4√2.
-El tamizaje se puede efectuar en seco o en húmedo. Normalmente se tamiza en seco hasta la malla 200 y e ntre 200 a 400 en húmedo.
-Por el tamizado se requieren aproximadamente 500 g de muestra, la que se tamiza por 10 a 15 minutos en aparatos mecánicos, que imprimen a las partículas un movimiento rotativo excéntrico horizontal y un movimiento brusco vertical, uno de los equipos más utilizados son los denominados Ro-Tap. Un tamizado muy prolongado puede producir abrasión de las partículas, y se debe determinar experimentalmente el tiempo óptimo para cada material.
3.4.- De que factores depende el tamizaje.- El comportamiento de los diferentes materiales al tamizaje depende de muchos factores, tales como: cantidad de finos, peso específico de sólidos, fragilidad de las partículas, grado de aglomeración, etc. Se da énfasis que para reproducir los datos especificando un procedimiento de cribado tal como un ASTM o Internacional Standads Organization (ISO) debe seguirse el método Standard; es esencial para comparar los datos de los diferentes juegos de cedazos para calibrar los cedazos. Los resultados del cribado mecánico dependen del modo de vibración, la duración del cribado, y carga del cedazo, deben verificarse los cedazos regularmente para el uso y deben descartarse los cedazos dañados.
3.6.- Representación de los resultados de distribución granulométrica.- Con frecuencia es conveniente representar distribución de tamaño usando relaciones empíricas. Entre las formas más comunes de distribución empíricas usadas en procesamiento de minerales tenemos las distribuciones de Gates-Gaudin-Schuhmann, Rosin-Rammler, Logaritmo normal y distribución gamma. Con el desarrollo de técnicas computaciones estas ecuaciones ya no son tan útiles como lo fueron en el pasado. De todos modos vale la pena referirse a ellas. Este tipo de relaciones proporcionan una representación matemática compacta de datos de distribución de tamaños y permiten realizar en forma muy conveniente los análisis matemáticos y estadísticos subsecuentes, algunas ecuaciones representan líneas rectas, en el gráfico apropiado. Este hecho permite determinar fácilmente desde el gráfico los parámetros que definen la distribución y permiten además visualizar la calidad del ajuste.
4.- DESCRIPCIÓN Y PREPARACIÓN DEL MATERIAL.Triturar una muestra de 10 Kg. de mena estannífera a -10#.
5.- DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO.
Triturador de rodillos.
Cedazo vibratorio.
Ro – Tap.
Serie de tamices: 48, 65, 100, 150, 200 #.
Balanza de precisión.
6.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.6.1.- Análisis granulométrico – Método mecánico ( Tamización o análisis isométrico) a) Por cuarteo sucesivo obtener aproximadamente 500 y 250 g de muestras (aprox. 5% de diferencia entre los pesos).
b) Colocar la muestra sobre el tamiz 200 y lavar cuidadosamente el material a travez del tamiz utilizando agua común, hasta que el agua que pasa a través del tamiz mantenga su transparencia. Es necesario ser cuidadoso en este proceso para evitar daños al tamiz.
c) Filtrar y pesar las fracciones +200# y -200# Ty. d) Para el análisis mecánico (tamizado o isométrico), se debe utilizar la totalidad de la muestra de la muestra tomada +200#.
e) Para tamizar la muestra seleccionar el rango de tamaños de 300 a 75µm ( tamices 48#, 65#, 100#, 150# y 200#).
f) Pesar los tamices seleccionados. g) Instalar la serie de tamices en un agitador eléctrico automático (Ro Tap) y tamizar las muestras 10, 15 y 20 minutos, estos tiempos pueden variar, dependiendo de una inspección visual sobre la dificultad probable dada la cantidad del material y contenido de finos.
h) En caso de que la serie de tamices no quepa físicamente dentro del agitador automático, es posible hacer el tamizado manual, a través de los tamices superiores de diámetro mas grueso y removerlos de la serie, colocar los tamices restantes en el agitador mecánico.
i) Confirmar el peso inicial sumando el peso de los gruesos mas el fino (+200# y -200#). j) Desconectar el Ro – tap, tomar los tamices y determinar los pesos. k) Calcular los pesos retenidos de material en cada tamiz por la diferencia de pesos determinados en los puntos f y K.
4.2.- Método Aproximado.- Además del procedimiento mencionado anteriormente para efectuar un análisis granulométrico, existe un método rápido y de menor exactitud, pero adecuado para un control metalúrgico en planta piloto o planta industrial. Consiste en determinar en forma aproximada, la granulometría de los solidos de una pulpa. El procedimiento es el siguiente:
a) Enrasar el recipiente de la balanza Marcy con pulpa, y determinar su densidad y porcentaje en peso de sólidos, utilizando la plantilla adecuada. b) Lavar la pulpa en la malla seleccionada, eliminando los finos. c) La fracción retenida devolver al recipiente de la balanza marcy y enrasar con agua. d) Leer nuevamente la densidad de pulpa y el porcentaje de pesos de sólidos.