Conminución de Minerales: Fundamentos, Procesos y Eficiencia Energética en la Minería

Conminución o Reducción de Tamaño

Es normalmente la primera etapa en el procesamiento de una mena, cuyos objetivos más importantes son:

• Producir partículas de menor masa a partir de trozos mayores.
• Aumentar el área superficial disponible para la reacción química.
• Facilitar el manejo y transporte de sólidos.
• Liberar los materiales valiosos de la ganga para que puedan ser concentrados.
• Producir partículas de tamaño y forma apropiados para su utilización directa.

Reducción en Etapas

El proceso de conminución se divide en etapas principales:

Chancado

Se aplica a la conminución del material extraído de la mina hasta partículas de aproximadamente 1 cm.

Molienda

En la molienda, la conminución de tamaños pequeños, desde menos de 1 cm hasta 100 µm (0,01 cm).

El chancado y la molienda se subdividen en dos o tres etapas: primaria, secundaria y terciaria.

Principios de Conminución

Los minerales poseen estructuras cristalinas y sus energías de unión se deben a los diferentes tipos de enlace que participan en la configuración de sus átomos.

• Estos enlaces interatómicos son efectivos solo a corta distancia y pueden romperse por la aplicación de esfuerzos de tensión o compresión.
• Para que una partícula se fracture, se requiere un esfuerzo de suficiente magnitud para superar su resistencia a la fractura.
• La fractura de una partícula dependerá de su naturaleza y de la manera en que se aplique la fuerza sobre ella.

Mecanismos de Fractura

Los principales mecanismos de fractura son:

• Abrasión: Energía insuficiente para causar fracturas, dando como resultado partículas casi iguales a las originales o partículas muy finas.
• Compresión: Ocurre cuando la energía aplicada es suficiente; produce pocas partículas cuyos tamaños son relativamente iguales al original.
• Impacto: Ocurre cuando la energía aplicada es excesiva, resultando en un gran número de partículas con un amplio rango de tamaños.

Relación entre Energía y Tamaño de Partículas

• La energía consumida en los procesos de chancado, molienda, clasificación y remolienda se encuentra estrechamente relacionada con el grado de reducción de tamaño alcanzado por la partícula en la correspondiente etapa de conminución.
• Además, es un parámetro controlante de la reducción de tamaño y la granulometría final del producto.
• La energía consumida en fracturar la partícula no supera el 10%.

¿Qué ocurre con el resto de la energía?

Se consume en vencer resistencias de diversos tipos, como:

• Deformaciones elásticas de las partículas antes de romperse.
• Deformaciones plásticas de las partículas que posteriormente originan su deformación.
• Fricción entre las partículas.
• Vencer la inercia de las piezas de la máquina.

Leyes de Conminución

Las leyes empíricas más conocidas que describen la relación entre la energía y la reducción de tamaño son:

• Rittinger: Aplicable a materiales gruesos (chancado).
• Kick: Aplicable a materiales finos (molienda).
• Bond: Relaciona la energía consumida con el 80% del tamaño inverso de las partículas (µm).
• Wii (Work Index): Energía necesaria para reducir 1 tonelada corta de un tamaño infinito hasta 100 micrones (P80 = 100 µm).

Razón de Reducción

Es la relación entre el tamaño de alimentación y el tamaño de descarga de cualquier equipo de conminución.

Minerales Comunes en Procesos de Conminución

Minerales Oxidados

• Tenorita (CuO)
• Cuprita (Cu₂O)
• Malaquita (Cu₂(CO₃)(OH)₂)

Minerales Sulfurados

• Covelina (CuS)
• Calcosina (Cu₂S)
• Calcopirita (CuFeS₂)

Otros Minerales

• Wüstita (FeO)
• Hematita (Fe₂O₃)
• Galena (PbS)
• Pirita (FeS₂)