ES2400281B1 - Procedimiento de clasificación de material extraído de minas, y aparato correspondiente. - Google Patents

Procedimiento de clasificación de material extraído de minas, y aparato correspondiente. Download PDF

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ES2400281B1 ES201150003A ES201150003A ES2400281B1 ES 2400281 B1 ES2400281 B1 ES 2400281B1 ES 201150003 A ES201150003 A ES 201150003A ES 201150003 A ES201150003 A ES 201150003A ES 2400281 B1 ES2400281 B1 ES 2400281B1
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Abstract

Procedimiento para clasificar material extraído de minas y aparato correspondiente. El procedimiento comprende exponer partículas del material extraído de minas a energía de microondas y calentar las partículas dependiendo de la sensibilidad del material en las partículas. El procedimiento también comprende analizar térmicamente las partículas utilizando las temperaturas de las partículas como base para el análisis para indicar diferencias de composición entre las partículas y clasificar las partículas basándose en los resultados del análisis térmico. El procedimiento también comprende controlar la temperatura de las partículas cuando las partículas se mueven entre una estación en la que las partículas se exponen a energía de microondas y una estación en la que las partículas se analizan térmicamente.

Description

PROCEDIMIENTO DE CLASIFICACIÓN DE MATERIAL EXTRAÍDO DE MINAS, Y APARATO CORRESPONDIENTE
5
La presente invención se refiere a un procedimiento y a un aparato para
clasificar material extraído de minas.
La presente invención se refiere en particular, aunque en modo alguno de
1O
manera exclusiva, a un procedimiento y a un aparato para clasificar material extraído
de minas para su procesamiento posterior para recuperar el material valioso, tal como
metales valiosos, del material extraído de minas.
La presente invención se refiere asimismo a un procedimiento y a un aparato
para recuperar el material valioso, tal como metales valiosos, de material extraído de
15
minas que se ha clasificado.
El material extraído de minas puede ser cualquier material extraído de minas
que contenga material valioso, tal como metales valiosos, tal como metales valiosos
en forma de minerales que comprenden óxidos o sulfuros metálicos. Otros ejemplo~
de materiales valiosos son sales.
20
La expresión material "extraído de minas", en la presente memoria, incluye (a)
material extraído de minas y (b) material extraído de minas que se ha sometido a
trituración primaria o una reducción de tamaño similar tras extraer el material de 1~
mina y antes de clasificarse.
Un ámbito particular de interés para el solicitante es el material extraído de
25
minas en forma de menas extraídas de minas que incluyen minerales tal como.
calcopirita que contienen metales valiosos, tal como cobre, en forma de sulfuro.
La presente invención puede aplicarse en particular, aunque no de maner~
exclusiva, a clasificar material de baja ley extraído de minas.
La expresión "baja" ley, en la presente memoria, significa que el valor
30
económico del material valioso, tal como un metal, en el material extraído de minas.
sólo es ligeramente mayor que los costes para explotar minas y recuperar y
transportar el material valioso hasta un cliente.
En cualquier situación dada, las concentraciones que se consideran como
"baja" ley dependerán del valor económico del material valioso y de la explotación de
minas y otros costes para recuperar el material valioso en un punto de tiempo
particular. La concentración del material valioso puede ser relativamente alta y
5
considerarse todavía como "baja" ley. Éste es el caso con las menas de hierro.
En el caso de material valioso en forma de minerales de sulfuro de cobre,
actualmente las menas de "baja" ley son menas extraídas de minas que contienen
menos del 1 ,0% en peso, típicamente menos del 0,6% en peso, de cobre en la menas.
La separación de menas que presentan tales concentraciones bajas de cobre de las
1 O
partículas estériles es una tarea complicada desde un punto de vista técnico, en
particular en situaciones en las que existe la necesidad de clasificar cantidades muy
grandes de mena, típicamente por lo menos 10.000 toneladas por hora, y en las que
las partículas estériles representan una proporción más pequeña de la mena que la
mena que contiene cobre recuperable de manera rentable.
15
La expresión partículas "estériles", cuando se utiliza en el contexto de las
menas que contienen cobre, en la presente memoria significa partículas sin cobre o
con cantidades muy pequeñas de cobre que no pueden recuperarse de manera
rentable de las partículas.
La expresión partículas "estériles" cuando se utiliza en un sentido más genera1
20
en el contexto de los materiales valiosos, en la presente memoria significa partículas
sin material valioso o cantidades de material valioso que no pueden recuperarse de
manera rentable de las partículas.
La presente invención se basa en la comprensión de que exponer material
extraído de minas a energía de microondas y calentar las partículas que contienen
25
minerales de cobre hasta temperaturas superiores que las partículas estériles (coma
consecuencia de los minerales de cobre) y posteriormente, analizar térmicamente laS
partículas utilizando las temperaturas másicas promedio de las partículas que S'e
expusieron a energía de microondas como base para el análisis es un procedimiento
eficaz para separar las partículas que contienen cobre de las partículas estériles. El'l
30
este contexto, las partículas que contienen cobre pueden describirse como partícul~~
que son más sensibles a la energía de microondas y las partículas estériles puedE!})
describirse como partículas que son menos sensibles a la energía de microondas y
que
no se calentarán en el mismo grado que las partículas que contienen cobre
cuando se exponen a energía de microondas.
La
presente invención también se basa en comprender que utilizar las
temperaturas másicas promedio de las partículas que
se expusieron a energía de
5
microondas como base para clasificar las partículas significa que habrá a menudo
diferencias de temperatura relativamente pequeñas, por ejemplo del orden de 5 a
10°C, entre las partículas que contienen cobre y las partículas estériles, en particular
cuando
se estén procesando menas de baja ley. Por tanto, los cambios en la
temperatura entre una estación
en la que las partículas se exponen a energía de
1 O
microondas y una estación en la que se produce el análisis térmico de las partículas
debido
a la exposición de las partículas a la atmósfera puede tener un impacto
significativo sobre la integridad del análisis térmico. Por lo tanto, existe la necesidad de
controlar el perfil de temperatura entre estas estaciones. Esta cuestión del cambio de
temperatura debido a la exposición a la atmósfera es en particular relevante dado que
15
los cambios de temperatura serán inmediatamente evidentes en las superficies de las
partículas y tendrán
un impacto directo en el análisis térmico que se centra en las
superficies de las partículas.
En particular, la presente invención se
basa en el hallazgo del solicitante en
relación con las menas que contienen cobre referente a que:
20
(a)
como consecuencia de la alta sensibilidad de los minerales de cobre a la
energía de microondas, incluso concentraciones pequeñas de minerales
de cobre
en partículas de material extraído de minas pueden producir
aumentos detectable o medibles, aunque pequeños, en la temperatura d.e
25
las partículas, en comparación con los aumentos en la temperatura en ~J
otro material extraído de minas que comprende partículas estériles y es
menos sensible a la energía de microondas, y
(b)
es importante controlar la temperatura de las partículas cuando las
partículas
se mueven entre una estación en la que las partículas se
30
exponen a energía de microondas y una estación en la que se produce el
análisis térmico de las partículas.
Según la presente invención, se proporciona un procedimiento de clasificación de material extraído de minas, tal como mena extraída de minas, para separar el material extraído de minas en por lo menos dos categorías, conteniendo por lo menos una categoría partículas de material extraído de minas que son más sensibles a la energía de microondas, y conteniendo por lo menos otra categoría partículas de material extraído de minas que son menos sensibles a la energía de microondas, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:
(a)
exponer las partículas del material extraído de minas a energía de microondas y calentar las partículas dependiendo de la sensibilidad del material en las partículas;
(b)
analizar térmicamente las partículas utilizando las temperaturas de las partículas como base para el análisis para indicar diferencias de composición entre las partículas; y
(e)
clasificar las partículas basándose en los resultados del análisis térmico; y comprendiendo también el procedimiento controlar la atmósfera a través de la cual las partículas se mueven entre una estación en la que las partículas se exponen a energía de microondas y una estación en la que las partículas se analizan térmicamente para controlar la temperatura de las partículas.
Típicamente, el fin del control de la temperatura es minimizar la pérdida de calor o por lo menos controlar la pérdida de calor de las partículas cuando las partículas se mueven entre las estaciones
El control de la temperatura puede comprender establecer un flujo de aire u otro gas o mezcla de gases adecuados en la dirección del movimiento de la~ partículas entre las estaciones para actuar como superficie de contacto entre las partículas y la atmósfera circundante.
El flujo de aire u otro gas o mezcla de gases adecuados puede ser a o próxima a la velocidad de movimiento de las partículas entre las estaciones. El flujo de aire u otro gas o mezcla de gases adecuados puede ser a un:q temperatura que se corresponde con las temperaturas de las partículas.
La base del análisis térmico en la etapa (b) puede ser que el material extraído
de minas contiene partículas que presentan niveles superiores del material valioso, tal
como cobre, que responderán térmicamente de manera diferente a las partículas más
estériles, es decir, las partículas sin concentraciones recuperables o con
5
concentraciones recuperables poco rentables del material valioso, cuando se exponen
a la energía de microondas hasta un grado en que la respuesta térmica diferente
puede utilizarse como base para clasificar partículas.
La base del análisis térmico en la etapa (b) puede ser que las partículas del
material extraído de minas que son más sensibles a la energía de microondas son
1 O
material menos valioso que el resto del material extraído de minas que es menos
sensible a la energía de microondas hasta el grado en que puede utilizarse la
respuesta térmica diferente como base para clasificar partículas. Un ejemplo de una
situación de este tipo es el carbón que contiene sulfuros metálicos no deseados. Los
sulfuros metálicos son más sensibles a la energía de microondas que el carbón.
15
El análisis térmico en la etapa (b) puede llevarse a cabo, por ejemplo, utilizando
sistemas de análisis térmico conocidos, basados en detectores de infrarrojos que
pueden colocarse para ver una región de análisis, tal como una región a través de la
cual pasan las partículas de material extraído de minas. Estos sistemas de análisi.s
térmico se utilizan comúnmente en áreas tales como la monitorización de la
20
temperatura corporal, el examen de las conexiones eléctricas tal como en
subestaciones, y la monitorización de tanques y tuberías y ahora presentan precisión
suficiente como para detectar pequeñas diferencias de temperatura (es decir, <2°C).
A título de ejemplo, en una situación en la que el material valioso es cobre y él
cobre está contenido por ejemplo en un mineral de sulfuro en partículas en mena!i,
25
normalmente las partículas que contienen cobre se calentarán y las partículas estériles
no se calentarán en absoluto o ni mucho menos en el mismo grado. Por tanto, en esta
situación, la etapa de clasificación (e) comprende separar las partículas más calientes
de las partículas más frías. En este caso, el análisis térmico se ocupa de detectí:lr
directa o indirectamente las diferencias de temperatura entre las partículas. Se
30
observa que puede haber situaciones en las que las partículas estériles se calienten
hasta temperaturas superiores que las partículas que contienen cobre porque las
partículas contengan otro material sensible.
La etapa de análisis térmico (b) puede comprender evaluar térmicamente las
partículas contra una superficie de fondo y calentar la superficie de fondo hasta una
temperatura que es diferente a la temperatura de las partículas para proporcionar un
contraste térmico entre las partículas y la superficie de fondo.
5
Como antecedente, el análisis térmico incluirá visualizar las partículas
térmicamente y, necesariamente esto implicará mover las partículas pasada una
superficie de fondo de alguna forma, con una cámara de infrarrojos u otro aparato de
detección térmica colocado para ver las partículas y la superficie de fondo. Por tanto,
las imágenes térmicas incluirán imágenes térmicas de la superficie de fondo.
1O
La superficie de fondo puede ser una cinta transportadora sobre la que se
transportan las partículas.
Otra opción, aunque no la única posible, es que la superficie de fondo sea una
superficie colocada en una línea de visión de un aparato de infrarrojos u otro aparato
de detección térmica colocado en el lado opuesto de una zona de caída libre para las
15
partículas.
La etapa de análisis térmico (b) puede comprender calentar la superficie de
fondo mediante cualquier medio adecuado hasta cualquier temperatura adecuada.
Una temperatura adecuada puede determinarse fácilmente en cualquier situación dada
teniendo en cuenta la composición del material extraído de minas.
20
En cualquier situación dada, la selección de la longitud de onda u otras
características de la energía de microondas se realizará basándose en facilitar una
respuesta térmica diferente de las partículas, de modo que puedan utilizarse las
diferentes temperaturas de las partículas, que son indicativas de diferentes
composiciones, como base para clasificar las partículas.
25
El procedimiento puede comprender dejar tiempo suficiente para que el calor
generado en las partículas mediante la exposición a energía de microondas en la
etapa (a) se transfiera a través de las partículas, de modo que la temperatura de cada
partícula sobre la superficie de la partícula sea una medida de la temperatura másica
promedio a través de la partícula. Esto garantiza que, por lo menos sustancialmente,
30
puedan detectarse todas las partículas que presentan minerales de cobre dentro de
las partículas, porque el calor generado mediante el contacto con la energía de
microondas ha tenido tiempo suficiente para calentar todas las partículas.
La cantidad de tiempo requerido para la transferencia de calor dependerá de
una variedad de factores incluyendo, a título de ejemplo, la composición de las
partículas, el tamaño de las partículas y las temperaturas implicadas, incluyendo las
diferencias de temperatura requeridas para distinguir entre las partículas más
5
sensibles y las menos sensibles, lo que puede equipararse con partículas de
materiales valiosos y no valiosos.
Por ejemplo, en el caso de menas que contienen cobre de baja ley que
presentan tamaños de partícula del orden de 15 a 30 mm, la cantidad de tiempo
requerida es normalmente de por lo menos 5 segundos, más normalmente de por lo
1 O
menos 1 O segundos, y la diferencia de temperatura requerida es normalmente de por
lo menos 2°C, y más normalmente de por lo menos 5 a 1 0°C, y para tamaños de
partícula más grandes, normalmente se requieren periodos de tiempo y diferencias de
temperatura más grandes.
El procedimiento puede comprender procesar las partículas separadas de la
15
etapa de clasificación (e) para recuperar el material valioso de las partículas.
Se observa que puede haber situaciones en las que todo el material extraído
de minas que se clasifica es "valioso". En el sentido más amplio, el procedimiento de la
presente invención es una opción eficaz para separar material extraído de minas
basándose en las sensibilidades de los componentes del material extraído de minas a
20
la energía de microondas. La exposición a energía de microondas calienta el material
en respuesta a las sensibilidades de los componentes del material. Pueden existir
situaciones, en las que un material extraído de minas presenta material "valioso" que
es sensible a la energía de microondas y otro material que no es sensible a la energía
de microondas pero que no obstante es material "valioso". El carbón que contiene
25
sulfuros metálicos no deseados mencionado anteriormente es un ejemplo. Los sulfuros
metálicos pueden ser no deseados en el contexto de la comerciabilidad del carbón,
pero no obstante pueden ser valiosos cuando se separan del carbón.
El procedimiento puede comprender reducir el tamaño de las partículas
separadas de la etapa de clasificación (e) que contienen unos niveles superiores de
30
material valioso para facilitar la recuperación mejorada del material valioso de las
partículas.
El procesamiento adicional de las partículas separadas puede ser cualquier
etapa o etapas adecuadas incluyendo, a modo de ejemplo únicamente, cualquiera o
más de etapas de lixiviación en pilas, lixiviación por oxidación a presión y fundición.
El procedimiento puede comprender la trituración u otra reducción de tamaño
5
adecuada del material extraído de minas antes de la etapa (a).
Un ejemplo de una opción adecuada para la etapa (a) es utilizar rodillos de
molienda a alta presión.
El procedimiento también puede comprender tamizar o separar de otra forma
los finos del material extraído de minas de modo que no haya finos en el material
1O
extraído de minas que se suministra a la etapa (a). En el caso de las menas que
contienen cobre, el término "finos" se entiende que significa partículas de tamaño
inferior a 13 mm.
Típicamente, la distribución de tamaño de partícula manejable es una con
partículas que presentan una dimensión principal en un intervalo de 13-100 mm.
15
La distribución de tamaño de partícula puede seleccionarse según se requiera.
Un factor relevante para la selección de la distribución de tamaño de partícula puede
ser el tiempo requerido para que la temperatura de la superficie de partículas sea una
medida de la temperatura másica promedio de las partículas. Otro factor relevante
puede ser el grado en que es posible "ajustar'' las características de la energía de
20
microondas (es decir, la frecuencia, etc.) a las distribuciones de tamaño de partícula
particulares. La cuestión de las distribuciones de tamaño de partícula, en particular el
extremo inferior de las distribuciones, es en particular importante cuando se considera
la clasificación de menas de rendimientos de mena mayores.
La expresión "energía de microondas" se entiende en la presente memoria que
25
significa radiación electromagnética que presenta frecuencias en el intervalo de 0,3 a
300 GHz.
La etapa (a) puede comprender utilizar energía de microondas pulsada o
continua para calentar el material extraído de minas.
La etapa (a) puede comprender producir microfisuración en las partículas del
30
material extraído de minas.
Aunque es en particular deseable en algunas situaciones que la etapa (a)
produzca microfisuración de las partículas del material extraído de minas,
preferiblemente la etapa (a) no conduce a rotura significativa de las partículas en ese
momento.
La etapa (a) puede incluir cualquier etapa o etapas adecuadas para exponer la
mena extraída de minas a energía de microondas.
5
Una opción es permitir que la mena extraída de minas caiga libremente por una
rampa de transferencia pasado un generador de energía de microondas, tal como se
describe en la publicación internacional número WO 03/102250 en nombre del
solicitante.
Otra opción, aunque no la única posible, es hacer pasar la mena a través de
1O
una cavidad de microondas en una cinta transportadora dispuesta horizontalmente u
otro lecho móvil adecuado del material.
El lecho móvil puede ser un lecho móvil mixto, con un generador de
microondas colocado para exponer la mena a energía de microondas tal como se
describe en la publicación internacional número WO 06/034553 en nombre del
15
solicitante.
La expresión "lecho móvil mixto" significa un lecho que mezcla las partículas
de la mena a medida que las partículas se mueven a través de una zona o zonas de
exposición a microondas y de ese modo cambia las posiciones de las partículas con
respecto a otras partículas y a la energía de microondas incidente a medida que las
20
partículas se mueven a través de la zona o zonas.
La etapa de clasificación (e) puede ser cualquier etapa o etapas adecuadas
para clasificar las partículas basándose en los resultados del análisis térmico.
Por ejemplo, la etapa (e) puede comprender utilizar chorros de un fluido, tal
como aire o agua, para desviar una corriente que fluye hacia abajo de las partículas.
25
El material extraído de minas puede estar en forma de menas, en las que el
material valioso está en una forma mineralizada tal como un óxido o sulfuro metálico.
El solicitante está interesado en particular en menas que contienen cobre en
las que el cobre está presente como mineral de sulfuro.
El solicitante también está interesado en menas que contienen molibdeno en
30
las que el molibdeno está presente como mineral de sulfuro.
El solicitante también está interesado en menas que contienen níquel en las
que el níquel está presente como mineral de sulfuro.
El solicitante también está interesado en menas que contienen uranio.
El solicitante también está interesado en menas que contienen minerales de hierro en las que algunos de los minerales de hierro presentan niveles desproporcionadamente superiores de impurezas no deseadas.
El solicitante también está interesado en menas de diamante, en las que la mena presenta una mezcla de minerales que contienen diamante y minerales estériles para diamantes tal como cuarzo.
Según la presente invención, también se proporciona un aparato para clasificar material extraído de minas, tal como mena extraída de minas, que comprende:
(a)
una estación de tratamiento por microondas para exponer las partículas del material extraído de minas a energía de microondas;
(b)
una estación de análisis térmico para detectar diferencias térmicas entre las partículas procedentes de la estación de tratamiento por microondas que indican diferencias de composición entre las partículas que pueden utilizarse como base para clasificar partículas;
(e)
un clasificador para clasificar las partículas basándose en el análisis térmico; y
(d)
un sistema para controlar la atmósfera a través de la cual las partículas se mueven entre la estación de tratamiento por microondas y la estación de análisis térmico para controlar la temperatura de las partículas.
El sistema de control de la temperatura puede comprender un conjunto para establecer un flujo de aire u otro gas o mezcla de gases adecuados que sigue una trayectoria de movimiento de las partículas entre la estación de tratamiento por microondas y la estación de análisis térmico para actuar como superficie de contacto entre las partículas y la atmósfera circundante.
El flujo de aire u otro gas o mezcla de gases adecuados puede estar a la velocidad de movimiento de las partículas entre las estaciones o próximo a la misma. El flujo de aire u otro gas o mezcla de gases adecuados puede estar a una temperatura que se corresponde con las temperaturas de las partículas.
El conjunto de control de la temperatura puede comprender un alojamiento para aislar las partículas que se mueven entre la estación de tratamiento por microondas y la estación de análisis térmico de la atmósfera fuera del alojamiento.
El conjunto de control de la temperatura puede comprender medios para
establecer un perfil de temperatura dentro del alojamiento para minimizar la pérdida de
temperatura de las partículas.
Los medios de control de la temperatura pueden comprender una bomba para
5
hacer circular aire al interior y a través del alojamiento mediante una entrada en un
extremo aguas arriba del alojamiento a una salida en un extremo aguas abajo del
alojamiento y para devolver el aire a la entrada.
La estación de análisis térmico puede estar dispuesta en relación con la
estación de tratamiento por microondas de modo que las partículas tengan tiempo
1 O
suficiente para que el calor generado en las partículas mediante la exposición a
energía de microondas en la estación de tratamiento por microondas se transfiera a
través de las partículas, de modo que la temperatura de cada partícula sobre la
superficie de la partícula sea una medida de la temperatura másica promedio a través
de la partícula.
15
El aparato puede comprender un conjunto, tal como una cinta o cintas
transportadoras, para transportar las partículas del material extraído de minas desde la
estación de tratamiento por microondas hasta la estación de análisis térmico.
La estación de análisis térmico puede comprender un detector térmico
colocado para ver las partículas que se mueven pasada una superficie de fondo, y la
20
estación de análisis térmico puede comprender un sistema para calentar la superficie
de fondo hasta una temperatura predeterminada para proporcionar un contraste
térmico adecuado con las partículas.
Según la presente invención también se proporciona un procedimiento para
recuperar el material valioso, tal como un metal valioso, de material extraído de minas,
25
tal como mena extraída de minas, que comprende clasificar material extraído de minas
según el procedimiento descrito anteriormente y procesar después las partículas que
contienen material valioso y recuperar el material valioso.
La presente invención se describe adicionalmente a título de ejemplo con
referencia al dibujo adjunto que es un diagrama esquemático que ilustra una
30
realización de un procedimiento de clasificación según la presente invención.
La forma de realización se describe en el contexto de un procedimiento de
recuperación de un metal valioso en forma de cobre de menas que contienen cobre de
baja ley en las que el cobre está presente como mineral de cobre, tal como calcopirita.
Típicamente, la mena contiene del 30 al 40% en peso de partículas estériles. El objetivo del procedimiento en esta forma de realización es separar las partículas estériles y las partículas que contienen cobre. Las partículas que contienen cobre pueden procesarse entonces según se requiera para recuperar el cobre de las partículas. La separación de las partículas que contienen cobre antes de las etapas de recuperación aguas abajo aumenta significativamente la ley promedio del material que está procesándose en estas etapas.
Se observa que la presente invención no está limitada a estas menas y al cobre como el material valioso que ha de recuperarse.
Haciendo referencia al dibujo, se suministra un material de alimentación en forma de partículas 3 de mena que se han triturado mediante un triturador primario (no mostrado) hasta un tamaño de partícula de 1 O a 25 cm a través de un transportador 5 (u otro medio de transferencia adecuado) a una estación de tratamiento por energía de microondas 7 y se mueve pasado un generador 9 de energía de microondas y se expone a energía de microondas, en forma de microondas o bien continuas o bien pulsadas.
La energía de microondas produce el calentamiento localizado de las partículas dependiendo de la composición de las partículas. En particular, las partículas se calientan hasta diferentes grados dependiendo de si las partículas contienen o no minerales de cobre, tales como calcopirita, que son sensibles a la energía de microondas. Como se indicó anteriormente, el solicitante ha encontrado que las partículas que presentan concentraciones relativamente pequeñas de cobre, típicamente menos del 0,5% en peso, se calientan hasta un grado detectable o medible, aunque pequeño, mediante la energía de microondas debido a la alta sensibilidad. Éste es un hallazgo significativo en relación con las menas de baja ley, porque significa que concentraciones relativamente bajas de cobre en las partículas pueden producir aumentos de temperatura detectables o medibles significativos. Sin embargo, tal como se indicó anteriormente, el solicitante también ha encontrado que hay un efecto de tiempo en cuanto a cuándo se hará detectable mediante análisis térmico el calor que se genera en las partículas. Este efecto de tiempo es una función de si los minerales de cobre están sobre la superficie o dentro de las partículas y del tamaño de las partículas. En particular, el solicitante ha encontrado que es necesario un periodo de tiempo de por lo menos 5 segundos, típicamente de por lo menos 5 a 1 O
segundos, para los tamaños de partícula mencionados anteriormente, para permitir la
transferencia de calor dentro de cada partícula, de modo que haya una temperatura de
la partícula, sustancialmente uniforme, es decir, másica promedio (incluyendo en la
superficie de la partícula) y por tanto, el análisis térmico proporciona información
5
precisa sobre las partículas. En otras palabras, las temperaturas de superficie de las
partículas son las temperaturas másicas promedio de las partículas.
La base del análisis térmico en esta forma de realización es que las partículas
que contienen niveles superiores de minerales de cobre se calentarán más que las
partículas estériles.
1 O
Las partículas pueden formarse como un lecho relativamente profundo en la
cinta transportadora 5 aguas arriba de la estación de tratamiento por microondas 7. La
profundidad del lecho y la velocidad de la cinta y la potencia del generador de
microondas están interrelacionados. El requisito clave es permitir una exposición
suficiente de las partículas a energía de microondas para calentar los minerales de
15
cobre en las partículas hasta un grado requerido para permitir que esas partículas se
diferencien térmicamente de las partículas estériles. Aunque no es siempre el caso,
típicamente las partículas estériles comprenden material que es menos sensible que
los minerales de cobre y que no se calientan significativamente, si es que lo hacen,
cuando se exponen a energía de microondas. Un requisito secundario es generar
20
variaciones de temperatura suficientes dentro de las partículas que contienen cobre
para producir microfisuración de las partículas, sin romperse las partículas en esta
fase. La microfisuración puede ser beneficiosa en particular en el procesamiento
aguas abajo de las partículas. Por ejemplo, la microfisuración posibilita el mejor
acceso al líquido de lixiviación al interior de las partículas en un tratamiento de
25
lixiviación aguas abajo para eliminar el cobre de las partículas. Además, por ejemplo,
la microfisuración posibilita una mejor rotura de la partícula en cualquier etapa de
reducción de tamaño aguas abajo. Un punto importante es que la microfisuración
tiende a producirse donde el gradiente de temperatura dentro de las partículas es
mayor, en la superficie de contacto entre los minerales de cobre y el material de ganga
30
en las partículas. Como consecuencia, cuando la mena se muele posteriormente
(como normalmente es el caso en el procesamiento aguas abajo) los minerales de
cobre se separan del material de ganga más fácilmente en vista de las microfisuras en
las superficies de contacto, produciendo de este modo mineral de cobre diferenciado y
partículas de ganga. Esta liberación preferida resulta ventajosa para el procesamiento
aguas abajo.
Las partículas que pasan a través de la estación de tratamiento por microondas
7 caen desde el extremo de la cinta transportadora 5 en una cinta transportadora
5
inferior 15 y se transportan sobre esta cinta a través de una estación de detección por
radiación infrarroja 11, en la que las partículas se observan mediante una cámara 13
de infrarrojos (u otro aparato de detección térmica adecuado) y se analizan
térmicamente. Tal como se indicó anteriormente, la base del análisis es la temperatura
másica promedio de las partículas. La cinta transportadora 15 se hace funcionar a una
1 O
velocidad más rápida que la cinta transportadora 5 para permitir que las partículas se
extiendan a lo largo de la cinta 15. Esto es útil en lo que se refiere al procesamiento
aguas abajo de las partículas.
La separación entre las estaciones 7 y 11 se selecciona teniendo en cuenta la
velocidad de la cinta para dejar tiempo suficiente, normalmente por lo menos 5
15
segundos, para que las partículas se calienten uniformemente dentro de cada
partícula. Esto garantiza que las superficies externas de las partículas sean una
indicación de las temperaturas másicas promedio de las partículas.
Puede apreciarse que utilizando las temperaturas másicas promedio de las
partículas que se expusieron a energía de microondas como base para clasificar las
20
partículas significa que a menudo habrá diferencias de temperatura relativamente
pequeñas, por ejemplo del orden de 5 a 1 0°C, entre las partículas que contienen cobre
y las partículas estériles, en particular cuando están procesándose menas de baja ley
y, por tanto, los cambios en la temperatura, por ejemplo, la pérdida de temperatura,
entre la estación de tratamiento por microondas 7 y la estación de detección de
25
radiación infrarroja 11 pueden tener un impacto significativo sobre la integridad del
análisis térmico, y por lo tanto existe la necesidad de controlar la temperatura entre
estas estaciones. En particular, es deseable evitar una situación en la que la
temperatura másica promedio de las partículas que contienen cantidades recuperables
de minerales de cobre descienda hasta un grado en que las partículas no se
30
identifiquen como material valioso en el análisis térmico. Esto es un aspecto particular
de esta forma de realización del procedimiento que implica dejar un periodo de tiempo
de por lo menos 5 segundos para la transferencia de calor dentro de las partículas.
Esto es también un aspecto particular cuando las partículas se mueven a lo largo de
una trayectoria especificada y el aire circundante es estacionario. Esto es también una
cuestión particular cuando hay variaciones sustanciales en la temperatura exterior.
Teniendo en cuenta lo expuesto anteriormente, la cinta transportadora 15 está
sustancialmente encerrada dentro de un alojamiento 25 para aislar las partículas en
5
movimiento sobre el transportador 15 de la atmósfera exterior y la temperatura dentro
del alojamiento 25 está controlada para minimizar la pérdida de temperatura de las
partículas. Se observa que el propio alojamiento y la temperatura de las partículas que
se mueven a través del alojamiento proporcionan un grado de control de temperatura.
El control de la temperatura también comprende establecer un flujo laminar de aire a
1 O
una temperatura predeterminada y una velocidad de flujo predeterminada en la
dirección de movimiento de las partículas en la cinta transportadora 15. El flujo de aire
minimiza la fuerza motriz para la transferencia de calor por convección de las
partículas al aire. El flujo de aire se establece mediante un sistema que comprende
una bomba 27 que hace circular aire al interior y a través del alojamiento 25 mediante
15
una entrada 29 en un extremo aguas arriba del alojamiento 25 a una salida 31 en un
extremo aguas abajo del alojamiento 25 y devuelve el aire a la entrada.
Ventajosamente, la velocidad de flujo del aire se selecciona para ser sustancialmente
igual a la velocidad de la cinta transportadora 15 y la temperatura se controla para que
concuerde con las temperaturas de las partículas sobre la cinta transportadora para
20
minimizar la pérdida de calor al aire.
En un modo de funcionamiento, el análisis térmico se basa en distinguir entre
las partículas que están por encima y por debajo de una temperatura umbral. Las
partículas pueden catalogarse entonces como partículas "más calientes" y "más frías".
La temperatura de una partícula está relacionada con la cantidad de minerales de
25
cobre en la partícula. Por tanto, las partículas que presentan un intervalo de tamaño de
partícula dado y se calientan en las condiciones dadas presentarán un aumento de
temperatura hasta una temperatura superior a una temperatura umbral "x" grados si
las partículas contienen por lo menos "y" % en peso de cobre. La temperatura umbral
puede seleccionarse inicialmente basándose en factores económicos y puede
30
ajustarse cuando cambian estos factores. Las partículas estériles generalmente no se
calentarán cuando se expongan a energía de microondas a temperaturas por encima
de la temperatura umbral.
En esta disposición, la cinta transportadora 15 es una superficie de fondo. Más
en particular, la sección de la cinta transportadora 15 que se ve por la cámara 13 de
infrarrojos es una superficie de fondo y se convierte en una parte de la imagen térmica
de la cámara. Para proporcionar contraste térmico entre la superficie de fondo y las
5
partículas vistas por la cámara 13 de infrarrojos, la cinta transportadora 15 se calienta
mediante un conjunto 21 de calentamiento adecuado hasta una temperatura que está
entre las partículas "más calientes" y las "más frías". El contraste térmico
proporcionado por la cinta transportadora calentada 15 posibilita identificar claramente
las partículas más calientes y las más frías. En particular, la cinta transportadora
1 O
calentada 15 posibilita identificar las partículas más frías contra la cinta transportadora.
Una vez identificadas mediante análisis térmico, las partículas más calientes se
separan de las partículas más frías y las partículas más calientes se procesan
después para recuperar cobre de las partículas. Dependiendo de las circunstancias,
las partículas más frías pueden procesarse en una ruta de proceso diferente de las
15
partículas más calientes para recuperar cobre de las partículas más frías.
Las partículas se separan proyectándose desde el extremo de la cinta
transportadora 15 y desviándose selectivamente mediante chorros de aire comprimido
(u otros chorros de fluido adecuados, tales como chorros de agua) a medida que las
partículas se mueven en una trayectoria en caída libre desde la cinta 15 y
20
clasificándose así en dos corrientes 17, 19. En relación con esto, el análisis térmico
identifica la posición de cada una de las partículas en la cinta transportadora 15 y los
chorros de aire se activan en un momento fijado previamente una vez que una
partícula se analiza como una partícula que va a desviarse.
Dependiendo de la situación particular, las partículas de ganga pueden
25
desviarse mediante chorros de aire o las partículas que contienen cobre por encima de
una concentración umbral pueden desviarse mediante chorros de aire.
Las partículas más calientes se convierten en una corriente de alimentación de
concentrado 17 y se transfieren para su procesamiento aguas abajo, que normalmente
incluye molienda, flotación para formar un concentrado, y luego procesamiento
30
adicional para recuperar cobre de las partículas.
Las partículas más frías pueden convertirse en una corriente de desecho de
subproducto 19 y se desechan de una manera adecuada. Puede que esto no sea
siempre el caso. Las partículas más frías son partículas que presentan
concentraciones
inferiores de minerales de cobre y pueden ser suficientemente
valiosas
para su recuperación. En ese caso, las partículas más frías pueden
transferirse a un proceso de recuperación adecuado, tal como lixiviación.
Pueden realizarse muchas modificaciones
en la forma de realización de la
5
presente invención descrita anteriormente sin apartarse, por ello, del espíritu y del
alcance de la presente invención.
A título de ejemplo, aunque la forma de realización incluye el análisis térmico
utilizando una cámara de infrarrojos colocada por encima de las partículas de mena
calentadas
en una cinta transportadora 15 dispuesta horizontalmente, la presente
1 O
invención no está limitada de ese modo y se extiende a otras posibles disposiciones
de cámaras y a la utilización de otros tipos de análisis de obtención de imágenes
térmicas.
Una disposición de este tipo comprende permitir que las partículas
calentadas caigan libremente hacia abajo y disponer una cámara de infrarrojos para
visualizar una sección de la trayectoria de vuelo hacia abajo. Ventajosamente, esta
15
disposición incluye una superficie de fondo orientada hacia la cámara. Durante la
utilización, la cámara ve las partículas que se mueven hacia abajo y la superficie de
fondo.
La superficie de fondo se calienta selectivamente para mejorar el contraste
térmico entre la superficie y las partículas.

Claims (20)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento de clasificación de material extraído de minas, tal
    como
    5
    mena extraída de minas, para separar el material extraído de minas en por lo menos
    dos
    categorías, conteniendo por lo menos una categoría partículas de material
    extraído de minas que son más sensibles a la energía de microondas, y conteniendo
    por lo menos otra categoría partículas de material extraído de minas que son menos
    sensibles
    a la energía de microondas, dicho procedimiento estando caracterizado
    1 O
    porque comprende las etapas siguientes:
    a) exponer las partículas del material extraído de minas a energía de microondas y calentar las partículas dependiendo de la sensibilidad del material en las partículas;
    15 b) analizar térmicamente las partículas utilizando las temperaturas de las partículas como base para el análisis para indicar las diferencias de composición entre las partículas; y e) clasificar las partículas basándose en los resultados del análisis térmico; y
    20 comprendiendo asimismo el procedimiento controlar la atmósfera a través de la cual las partículas se mueven entre una estación en la que las partículas se exponen a energía de microondas y una estación en la que las partículas se analizan térmicamente para controlar la temperatura de las partículas.
  2. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el control de la temperatura comprende establecer un flujo de aire u otro gas o mezcla de gases adecuados en la dirección del movimiento de las partículas entre las estaciones para actuar como superficie de contacto entre las partículas y la atmósfera circundante.
  3. 3.
    Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el flujo de aire u otro gas o mezcla de gases adecuados está a la velocidad de movimiento de las partículas entre las estaciones o próximo a la misma.
  4. 4.
    Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el flujo de aire u otro gas o mezcla de gases adecuados está a una temperatura que se corresponde con las temperaturas de las partículas.
  5. 5.
    Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en una situación, en la que el material valioso es cobre y el cobre está contenido, por ejemplo, como mineral de sulfuro en partículas en menas, la etapa
    (a) comprende exponer las menas extraídas de minas a energía de microondas y
    1 O calentar las partículas que contienen cobre hasta un grado mayor que las partículas estériles.
  6. 6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la etapa (b) comprende mover las partículas pasada la superficie
    15 de fondo, con una cámara de infrarrojos u otro aparato de detección térmica colocado para ver las partículas, y estando la superficie de fondo en la línea de visión del aparato de detección térmica.
  7. 7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
    20 caracterizado porque comprende seleccionar la longitud de onda u otras características de la energía de microondas basándose en facilitar una respuesta térmica diferente de las partículas, de modo que se utilicen las diferentes temperaturas de las partículas, que son indicativas de diferentes composiciones, como base para clasificar las partículas en la etapa (e).
  8. 8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende dejar tiempo suficiente para que el calor generado en las partículas mediante la exposición a energía de microondas se transfiera a través de las partículas, de tal modo que la temperatura de cada partícula sobre la superficie
    30 de la partícula sea una medida de la temperatura másica promedio a través de la partícula.
  9. 9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque, en caso de menas que contienen cobre de baja ley que presentan tamaños de partícula del orden de 15 a 30 mm, la cantidad de tiempo requerida es de por lo menos 5 segundos, más típicamente por lo menos 1 O segundos, y la diferencia de temperatura requerida es típicamente de por lo menos 2°C, y más típicamente de por lo menos 5-10°C.
    1O. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende procesar las partículas separadas de la etapa de clasificación (e) para recuperar el material valioso de las partículas.
  10. 11.
    Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende reducir el tamaño de las partículas separadas de la etapa de clasificación (e) que contienen niveles superiores de material valioso para facilitar la recuperación mejorada del material valioso de las partículas.
  11. 12.
    Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende la trituración u otra reducción de tamaño adecuada del material extraído de minas antes de la etapa (a).
  12. 13.
    Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende tamizar o separar de otra forma los finos del material extraído de minas, de tal modo que no haya finos en el material extraído de minas que se suministra a la etapa (a).
  13. 14.
    Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material extraído de minas está en forma de menas, en las que el material valioso está en una forma mineralizada, tal como un óxido o sulfuro metálico.
  14. 15.
    Aparato para clasificar material extraído de minas, tal como mena extraída de minas, caracterizado porque comprende:
    a) una estación de tratamiento por microondas para exponer las partículas del material extraído de minas a energía de microondas;
    b) una estación de análisis térmico para detectar diferencias térmicas entre las partículas procedentes de la estación de tratamiento por microondas que indican diferencias de composición entre las partículas que pueden utilizarse como base para clasificar partículas; y
    e) un clasificador para clasificar las partículas basándose en el análisis térmico; y
    d) un sistema para controlar la atmósfera a través de la cual las partículas se mueven entre la estación de tratamiento por microondas y la estación de análisis térmico para controlar la temperatura de las partículas.
  15. 16.
    Aparato según la reivindicación 15, caracterizado porque el sistema de control de la temperatura comprende un conjunto para establecer un flujo de aire u otro gas o mezcla de gases adecuados que sigue una trayectoria de movimiento de las partículas entre la estación de tratamiento por microondas y la estación de análisis térmico para actuar como superficie de contacto entre las partículas y la atmósfera circundante.
  16. 17.
    Aparato según la reivindicación 16, caracterizado porque el conjunto d~ control de la temperatura comprende un alojamiento para aislar las partículas que se mueven entre la estación de tratamiento por microondas y la estación de análisis térmico de la atmósfera fuera del alojamiento.
  17. 18.
    Aparato según la reivindicación 17, caracterizado porque el conjunto de control de la temperatura comprende unos medios para establecer un perfil de temperatura dentro del alojamiento para minimizar la pérdida de temperatura.
  18. 19.
    Aparato según la reivindicación 18, caracterizado porque los medios de control de la temperatura comprenden una bomba para hacer circular aire al interior y a través del alojamiento mediante una entrada en un extremo aguas arriba del alojamiento a una salida en un extremo aguas abajo del alojamiento y para devolver el aire a la entrada.
  19. 20. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 19, caracterizado
    porque comprende
    un conjunto, tal como una cinta o cintas transportadoras, para
    transportar
    las partículas del material extraído de minas desde la estación de
    5
    tratamiento por microondas a la estación de análisis térmico.
  20. 21. Procedimiento para recuperar material valioso, tal como un metal valioso, a
    partir de material extraído de minas, tal como mena extraída de minas, caracterizado
    porque comprende clasificar el material extraído de minas según el procedimiento
    1 O
    definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15 y procesar posteriormente las
    partículas que contienen material valioso y recuperar el material valioso.
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