Ingeniería Mecánica · 2017
Diseño de un proceso de enriquecimiento por pérdida de arena del contenido de oro presente en los residuos provenientes de minería artesanal
La minería de oro artesanal es una actividad altamente propagada en el territorio colombiano, en muchos casos, es la única fuente de ingresos para familias de escasos recursos. Esta actividad se ha realizado de la misma forma rudimentaria por muchos años. La falta de una legislación clara para la tecnificación es evidente, ciertas poblaciones, no tienen otra opción que realizar esta actividad de manera ilegal o bajo el amparo de grupos al margen de la ley. Este proyecto busca aumentar el nivel de aprovechamiento del terreno aurífero. Los mineros manifiestan que el material aún contiene oro. Al caracterizar bajo los estándares de la ASTM E-400-2, se avala esta afirmación, la concentración inicial es de 12,22 gramos por tonelada. Se selecciona un proceso que permita concentrar la cantidad de oro en los llamados residuos de la minería artesanal. Entre las posibilidades existentes, la mejor opción es la implementación de un proceso de separación por soplado, aplicando el concepto de lecho fluidizado con separación magnética, haciendo que el material se comporte como un líquido y así aprovechar la alta densidad del oro, la plata y la pirita presentes en la muestra y concentrar su contenido por decantación, se construye un prototipo estableciendo parámetros operativos y de diseño, como simplicidad y bajo costo. Al realizar las pruebas. El material se somete a un estado de fluidización. Las partículas livianas se eliminan por transporte neumático y las partículas más densas presentes en el mineral se concentran en la parte baja de la columna y son extraídas para la toma de la muestra que se somete a un ensayo al fuego bajo los estándares de la ASTM E-400-2. Los resultados presentan una concentración de 15,3 gramos de oro por tonelada de material (un aumento del 25,45%), lo que confirma una mayor cantidad de metales preciosos.
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Contenido
- INTRODUCCIONp. 15
- 1. CONTEXTUALIZACIÓNp. 17
- 1.1. OROp. 17
- 1.2. MINERIAp. 18
- 1.2.1. Minería en Colombiap. 19
- 1.2.2. Minería de orop. 20
- 1.3. IMPACTO AMBIENTALp. 26
- 1.3.1. Efectos sobre el ecosistemap. 26
- 1.3.2. Efectos sobre la salud humanap. 28
- 2. GENERALIDADESp. 30
- 2.1. IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMAp. 30
- 2.2. JUSTIFICACIÓN PARA DAR SOLUCIÓN AL PROBLEMAp. 31
- 2.3. OBJETIVOSp. 32
- 2.3.1. Objetivo Generalp. 32
- 2.3.2. Objetivos Específicosp. 32
- 3. PROPIEDADES DEL MINERALp. 33
- 3.1. PROPIEDADES FÍSICAS DEL MINERALp. 33
- 3.2. CARACTERIZACIÓN DE LA CANTIDAD DE ORO EN LA MUESTRAp. 38
- 4. PROCESO DEL DISEÑOp. 44
- 4.1. IDENTIFICACION DE LA NECESIDADp. 44
- 4.2. DISEÑO CONCEPTUALp. 45
- 4.2.1. Métodos de separación de sólidos particuladosp. 45
- 4.2.1.1. Separación con bateas para orop. 45
- 4.2.1.2. Las canaletasp. 46
- 4.2.1.3. Mesas concentradorasp. 47
- 4.2.1.4. Separación por tamizadop. 47
- 4.2.1.5. Separación magnéticap. 48
- 4.2.1.6. Separación por sopladop. 49
- 4.2.1.7. Separación por Trituración selectivap. 50
- 4.2.1.8. Separación por Selección balísticap. 50
- 4.2.1.9. Separación por Aglomeración carbón-orop. 50
- 4.2.1.10. Separación por Proceso oro-parafinap. 51
- 4.2.2. Selección del método de separaciónp. 51
- 4.3. APLICACIÓN DEL CONCEPTO SELECCIONADOp. 57
- 4.3.1. Ventajasp. 57
- 4.3.2. Desventajasp. 58
- 4.3.3. Cálculo de los criterios de fluidización del materialp. 58
- 5. PROTOTIPO DE CLASIFICADOR POR LECHO FLUIDIZADOp. 65
- 5.1. ALGORITMO DEL DISEÑOp. 67
- 5.2. CONSTRUCCIÓN DEL PROTOTIPOp. 68
- 5.2.1. Selección de los componentesp. 69
- 5.3. VERIFICACIÓN Y EVALUACIÓN DEL DISEÑOp. 74
- 5.4. PRUEBA PARA OBTENCIÓN DEL CONCENTRADOp. 77
- 5.4.1. Toma de muestras para prueba en laboratoriop. 78
- 5.5. ANALISIS DE LAS MUESTRAS OBTENIDASp. 80
- 6. RESULTADOS Y SU EVALUACIÓNp. 84
- 6.1. RECOMENDACIONES Y TRABAJOS FUTUROSp. 88
- 6.2. COSTOS RELACIONADOS CON EL PROTOTIPOp. 90
- 7. CONCLUSIONESp. 93
- BIBLIOGRAFÍAp. 96
- ANEXOSp. 100
- Figura 1. Mina de oro de Buriticá, Antioquiap. 21
- Figura 2. Filón de cuarzo Auríferop. 24
- Figura 3. Extracción de oro con bateap. 25
- Figura 4. Mini Draga 72p. 25
- Figura 5. Consecuencias de la minería ilegal en los riosp. 27
- Figura 6. Muestra de arena homogenizadap. 33
- Figura 7. Vista al microscopio de la muestra homogenizadap. 34
- Figura 8. Medición de 10 mL de mineralp. 35
- Figura 9. Pesaje de 10 mL de muestrap. 35
- Figura 10. Mallas para la prueba de granulometríap. 36
- Figura 11. Molino de bolas con los residuos del sílex usado para su limpiezap. 38
- Figura 12. Preparación de 30 g de mineral para el ensayo al fuegop. 39
- Figura 13. Tostación y oxigenación de la muestra según la ASTM E-400-2p. 40
- Figura 14. Vertimiento de la mezcla para la separación de la escoriap. 40
- Figura 15. Separación de la escoria del bloque metálicop. 41
- Figura 16. Copela con la pepita de plata y orop. 41
- Figura 17. Peso de la pepita de Dorep. 42
- Figura 18. Ataque químico al dorep. 42
- Figura 19. Peso de oro puro para 30 g de muestrap. 43
- Figura 20. Batea para orop. 46
- Figura 21. Canaletas para la concentración de orop. 47
- Figura 22. Mesa Concentradorap. 47
- Figura 23. Tamices para filtraciónp. 48
- Figura 24. Separación de oro y materiales ferrososp. 49
- Figura 25. Aglomeración de oro con Carbón activo y aceitep. 51
- Figura 26. Lecho fluidizado: a) Estado inicial. b) En operación c) Separadop. 57
- Figura 27. Lecho fluidizado en regenerador para mejorar de la combustiónp. 58
- Figura 28. Pesaje de la columna de material de 10 cmp. 63
- Figura 29. Esquema del clasificador de lecho fluidizadop. 65
- Figura 30. Diagrama de flujo del cálculo de parámetrosp. 67
- Figura 31. Selección del compresorp. 70
- Figura 32. Compresor Tomas 2450 Seriesp. 71
- Figura 33. Selección de la tubería de acrílicop. 71
- Figura 34. Selección de codosp. 72
- Figura 35. Selección de la válvulap. 73
- Figura 36. Render del prototipo de clasificadorp. 74
- Figura 37. Detalle de las juntas en la cámara de presiónp. 75
- Figura 38. Detalle de instalación de la válvulap. 76
- Figura 39. Detalle de instalación de los filtrosp. 76
- Figura 40. Prueba de fluidización del materialp. 77
- Figura 41. Detalle del fondo del recipiente recolector después de un minutop. 78
- Figura 42. Preparación de la muestra: Primero cónica y luego planadap. 79
- Figura 43. Cuarteo (izq.) y reducción (der.) de la muestrap. 80
- Figura 44. Vista al microscopio del material de descartep. 81
- Figura 45. Acercamiento al material de descartep. 81
- Figura 46. Separación magnética con imán de Neodimiop. 82
- Figura 47. Vista al microscopio del concentradop. 82
- Figura 48. Acercamiento al concentrado para confirmar elementos de interésp. 83
- Figura 49. Eliminación de la parte superior del lechop. 84
- Figura 50. Comparación en el tamaño del dore antes y después de concentrarp. 85
- Figura 51. Pesaje del dore concentradop. 86
- Figura 52. Pesaje de la cantidad de oro en el concentradop. 87
- Figura 53. Boceto de reactor de lecho fluidizado de acción continuap. 89
- Figura 54. Material después de régimen prolongadop. 90
- Figura 55. Preparación de crisoles para fundiciónp. 101
- Figura 56. Crisoles en el horno de fundiciónp. 102
- Figura 57. Final del proceso de fundición para separación de escoriap. 102
- Figura 58. Eliminación de escoria en preparación para la copelaciónp. 103
- Figura 59. Carga y descarga de copelas en el hornop. 103
- Figura 60. Copelas con el botón de oro y plata (dore)p. 104
- Figura 61. Tamiz estándar en broncep. 105
- Figura 62. Pila de tamices y fondo ciegop. 106
- Figura 63. Parámetros para la clasificación de las mallasp. 107
- Figura 64. Clasificador de partículas con tamicesp. 109
- Figura 65. Regímenes de fluidizaciónp. 112
- Figura 66. Diferencia de presión en un lecho fijop. 114
- Figura 67. Relación de altura de lecho en función de la velocidadp. 114
- Figura 68. Clasificación de las partículas por densidad y su diámetro mediop. 116
- Figura 69. Distribuidor: a) rectangular, b) triangularp. 123
- Figura 70. Modelo de burbuja transfiriendo sólidos en la estelap. 124
- Figura 71. Copelación de muestras adicionales de mineral originalp. 127
- Figura 72. Pesaje del dore, pruebas adicionalesp. 127
- Figura 73. Resultados pruebas adicionalesp. 128
- Tabla 1. Cantidad de muestra en distintos tamaños de granop. 37
- Tabla 2. Despliegue de la función calidad para los requerimientos del procesop. 54
- Tabla 3. Evaluación del tipo de proceso por los criterios más relevantesp. 56
- Tabla 4. Consideraciones del material para el experimentop. 66
- Tabla 5. Resultados de las pruebasp. 87
- Tabla 6. Tabla de costos para la construcción del prototipop. 90
- Tabla 7. Costo de la energía eléctrica dado por la compañíap. 91
- Tabla 8. Reactivos para acelerar la óxido-reducciónp. 101
- Tabla 9. Equivalencia abertura de malla en sistemas ASTM, Tyler y británicop. 108
- Tabla 10. Características generales de los tipos de partículap. 117
- Tabla 11. Distintos valores para K, hallados de manera experimentalp. 120
- Anexo A. LA NORMA ASTM E-400-2………………………………………………p. 100
- Anexo C. FLUIDIZACIÓN……………………………………………………………p. 110
- SEMIFLUIDIZADOS …………………………………………………………………p. 115
- Anexo H BASTIDOR..…………..……………………………………………………p. 132