C A P A C I T A C I Ó N
Técnicas para el Muestreo de
Minerales, Concentrados y
Pulpas
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CAPÍTULO I / CONCEPTOS BÁSICOS
RESEÑA HISTÓRICA
Existen pruebas sobre la utilización de cobre en la región andina varios cientos
de años antes de Cristo. Las diversas culturas que habitaron la zona conocieron
metalúrgicas elementales que les permitieron explotar y trabajar el metal, incluso
para producir aleaciones.
En el norte de Chile atacameños y diaguitas conocieron este metal. Y desde un
pasado remoto las comunidades de la zona habían comenzado a explotar las
riquezas de un yacimiento con futuro: Chuquicamata. Las culturas Tiahuanaco e
Inca, que ejercieron fuerte influencia en la región antes de la llegada de los
europeos, utilizaban el bronce, una aleación de gran dureza elaborada a partir
de cobre y estaño.
Durante la época de la Colonia la explotación de cobre se mantuvo como una
pequeña industria, un hecho que comenzaría a cambiar en el siglo XIX. En 1810,
año de la Independencia de Chile, el país registraba una producción de 19.000
toneladas de cobre.
Entre 1820 y 1900 Chile produjo 2 millones de toneladas de cobre. Durante un
tiempo fue el primer productor y exportador mundial. Sin embargo a fines del
siglo XIX comenzó un período de decadencia, debido al gran impacto del salitre
que acaparaba el interés y las inversiones, y al agotamiento de los yacimientos
de alta ley. En 1897 se produjeron apenas 21.000 toneladas.
La situación cambió a comienzos del siglo XX cuando grandes consorcios
internacionales comenzaron a poner la vista en los yacimientos chilenos,
dotados de avances tecnológicos que permitirían la recuperación de cobre aún
cuando estuviera presente en bajas concentraciones.
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PROCESAMIENTO DE MINERALES
A partir de la segunda guerra mundial, la ley de los yacimientos mineros, en
términos generales, ha ido decreciendo. Esta situación ha generado que las
empresas del rubro deban procesar grandes cantidades de material para así
cumplir con las metas de producción establecidas.
Consecuente con lo anterior, el hombre ha mejorado, creado y usado
tecnologías adecuadas a sus intereses. Dentro de este contexto, podemos
citar por ejemplo, el gran desarrollo experimentado por la Mineralurgia y
Metalurgia.
Pero estas disciplinas, como un todo, son complejas, por eso es que deben
abordarse por áreas y especialidades dentro de las mismas.
Así las cosas, para el diseño de los equipos, proceso y plantas de producción
es fundamental conocer la composición química y las características físicas del
material, particularmente los tamaños de grano.
En consecuencia,
se deduce que el
análisis granulométrico tiene un
importantísimo rol en el desarrollo de estas disciplinas, ya sea, como
herramientas de control de cada etapa del proceso, o como elemento de
decisión en el diseño de equipos y procesos.
En términos generales, se entiende como operaciones mineras, el conjunto de
labores tales como: prospección, perforación, tronaduras, carguío de mineral
y estéril, medios de acceso, desarrollo y explotación de un yacimiento con
fines de su concentración, purificación y posterior comercialización.
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Esquema general de la Operaciones Mineras
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DEFINICIONES
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Conceptos básicos de interés
Materia: Es todo lo que ocupa un lugar en el espacio. Lo podemos encontrar
como:
Sólidos: Metales, rocas, etc.
Líquidos: Agua, ácido, etc.
Gaseoso: Oxígeno, aire, helio, etc.
La materia está compuesta de átomos
Átomo: Elemento primario que compone la materia. Se representan mediante
símbolos.
Algunos de estos elementos más comunes para nosotros son:
Elemento
Símbolo
Elemento
Símbolo
Cobre
Cu
Azufre
S
Oro
Au
Oxígeno
O
Plata
Ag
Hidrógeno
H
Silício
Si
Mercurio
Hg
Molécula: Es una agrupación de átomos, es la unidad más pequeña que puede
existir libre manteniendo todas las propiedades del cuerpo.
Se representa mediante fórmulas.
Ejemplo:
H20 = Agua
Una molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno más uno de
oxígeno.
H2SO4 = Ácido sulfúrico
Una molécula de ácido sulfúrico está formada por dos átomos de hidrógeno más
uno de azufre y cuatro de oxígeno.
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Metal: Son elementos químicos que se caracterizan por ser buenos conductores
del calor y de la electricidad, son maleables, poseen brillo característico.
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Ejemplos:
Cobre (Cu)
Oro (Au)
Plata (Ag)
El cobre, el oro, la plata, etc., se encuentran en la naturaleza formando
compuestos químicos llamados minerales.
Mineral: Compuesto químico homogéneo y bien definido mediante una fórmula
química de origen natural y casi siempre inorgánico con una estructura cristalina
particular.
Ejemplos de minerales de cobre:
Mineral
Fórmula química
Ley de cobre (%)
Tenorita
CuO
79,9
Cuprita
Cu2O
88,8
Covelina
CuS
66,5
Calcopirita
CuFeS2
34,5
Calcosina
CuFeS2
79,8
En la naturaleza los minerales se encuentran asociados a otros compuestos sin
valor comercial, formando algunas veces grandes depósitos denominados
yacimientos.
Homogéneo: Significa que cualquier porción que podamos tomar de él, tiene
siempre los mismos componentes y en igual proporción.
Ejemplo: una solución ácida, un mineral de cobre.
Una muestra de material homogéneo se puede obtener fácilmente, siendo ésta
representativa de toda la masa de la cual fue obtenida.
Lamentablemente en la naturaleza los metales que nos interesan (oro, cobre,
etc.) no se encuentran diseminados de manera homogénea, se encuentran
depositados heterogéneamente.
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En una masa heterogénea es muy difícil obtener una muestra totalmente
representativa en cuanto a todas sus características consideradas en un análisis.
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Ley: Es la cantidad de metal (Ej. Cobre) contenido en una tonelada métrica seca
expresado en porcentaje.
Ejemplo: Si un lote de 1 tonelada métrica de mena mineral de cobre tiene una
ley de 3,5% significa que en esa tonelada de mena mineral hay 35 kg de cobre.
Ley en oro: Es el contenido de oro expresado en gramos por tonelada métrica
(gpt).
Fino: Es la cantidad de metal contenido. Se Expresa en unidad de peso (gramo,
kilogramo, onza, etc.).
Para el cobre:
Peso x Ley
Fino = ----------------100
Para el oro:
Fino = Peso x Ley
Ejemplo: Se tiene un lote de mena mineral de 20 toneladas métricas (2.000 kg)
con una ley en cobre de 3,5 % ¿Cuál es el fino de cobre?.
Solución:
Reemplazando en
Peso x Ley
Fino = ----------------100
nos queda:
20.000 kg x 3,5
Fino = ----------------------- = 700 kg de cobre
100
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Ejemplo: Se tiene un lote de mena mineral de 10 toneladas métricas (tm) con
una ley de 4 g/t de oro. ¿Cuál es el fino de oro contenido en el lote?.
Solución:
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Reemplazando en
Fino = Peso x Ley
nos queda:
Fino = 10 t x 4 g/t = 40 gramos de oro
Conceptos de Muestreo
Mena = Mezcla de minerales con contenidos de valor económico y minerales
sin valor económico.
Ganga = Corresponde a los minerales sin valores económicos contenidos en la
mena.
Mineral = Se denomina de esta manera a los minerales que contienen valores
metálicos y económicos en la mena.
Incremento = Es una cantidad de material a tomar del universo o parte de éste,
mediante un aparato de muestreo con un sólo movimiento, con el propósito de
determinar su calidad.
Muestra Bruta = Cantidad de material, que está constituida por todos los
incrementos o sub-muestras tomadas del universo a estudiar.
Muestra Final = Es la muestra refinada, debidamente identificada y
almacenada en un sobre sellado.
Muestra para Análisis Químico = Es la muestra tomada y preparada de
acuerdo a normas, refinada bajo 100 mallas, destinadas a análisis químico por
los elementos de interés.
Muestra para Humedad = Es la muestra tomada de la muestra bruta, para
determinarle el contenido de humedad.
Humedad = Es el contenido de agua que tiene una muestra, referido al peso
total de la muestra húmeda expresada en porcentaje.
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Análisis Granulométrico = Es el análisis que se le hace a un material para
conocer su distribución de tamaños, pasándolo por distintos tamices y
expresando el peso del material retenido en cada malla, como porcentaje
parcial, referido al total del material usado para el ensayo.
Tamiz = Es un harnero que tiene mallas con diferentes aberturas y espesor de
alambres que la conforman. Las diferentes aberturas de los tamices son
identificadas por un número dado por el fabricante (Tyler), que representa el
número de hoyos por pulgada lineal que tiene la malla.
Cortador de Muestras =
Dispositivo electromecánico que en forma
automática toma incrementos, ya sea de un flujo de solución o de mineral
durante el traspaso o caída desde correas transportadoras.
Pala JIS = Pala metálica que se usa para tomar incrementos de muestras,
cuyas medidas y forma dependen del tamaño de partículas a muestrear. Esta
pala fue diseñada por la Japanese International Standard (JIS).
Cuarteador = Es un dispositivo mecánico que posee canales (ranuras), sobre
el cuál se pasan las muestras con el propósito de homogeneizarlas y/o
reducirlas en dos sub-muestras ¡guales. La selección del cuarteador depende
del tamaño máximo de partícula.
Error = Es la diferencia entre un valor medido y el valor verdadero o de
referencia conocido.
Error de Muestreo = Es aquel error que se relaciona con la toma de muestra.
Error de Preparación = Es aquel error que se relaciona con la reducción y
refinación de la muestra para posterior análisis.
Error de Análisis = Es aquel error que se relaciona con el método de análisis
usado.
Lote = Porciones o partes en que se ha sub-dividido el universo a estudiar, al
cuál se le desea determinar sus características físicoquimicas.
Línea de Seguridad = Es una curva que representa la correlación entre el
tamaño de la partícula y el peso de la muestra y sirve para definir el esquema
de preparación de muestras.
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Muestreo y su Propósito
La gestión o manejo de cualquier empresa, independiente de su tamaño y rubro,
necesita de información para efectos de control y establecer parámetros
cuantitativos, a través de los cuales medir el desempeño de los distintos
sistemas que intervienen en la empresa, así, una empresa puede manejar
información de tipo financiera, legal, económica de mercado, políticas de
gobierno etc. Sin embargo, en el caso de empresas de tipo productivo, hay un
tipo de información relevante que se genera en el proceso mismo y la única
forma de obtenerla, es a través de mediciones.
Tan importante es esta información para la empresa, que ellas mantienen
instalaciones físicas y personal especialmente dispuesto para obtener dicha
información.
Tipos de Medición
En la práctica industrial, se realizan varios tipos de mediciones en los procesos
productivos. Un primer tipo está relacionado con todas aquellas que están
relacionadas, cuyo objetivo final es cuantificar masas, ya sea en materiales en
movimiento (flujos) o en reposo (inventarios). Un segundo tipo, son aquellas
mediciones cuyo objetivo es determinar la composición química de los materiales,
en términos de los componentes de interés para el proceso. Existe un tercer tipo
que se refiere a la determinación de atributos físicos o químicos de los materiales
como por ejemplo, la granulometría, densidad, contenido de humedad,
concentración de Cu++, etc.
Es importante distinguir que los dos primeros tipos, son mediciones que intervienen
en la contabilidad de los materiales, es decir, la determinación de masas y
composición química. Sin embargo, el tercer tipo de medición se relaciona más
bien con aspectos del control del proceso, como por ejemplo, en un proceso de
lixiviación la concentración de cobre en soluciones es un parámetro muy
importante.
Sólo en base a mediciones es posible el cálculo de los costos de operación, la
productividad, eficiencia global del proceso, consumo de materiales y energía y un
sin número de indicadores utilizados para medir la gestión.
El muestreo es en sí un proceso de selección. Se distinguen dos categorías:
- Probabilística : Todos los elementos del lote tienen una probabilidad
dada de ser seleccionados.
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No Probabilística: La selección no está basada en e! concepto de
probabilidad de selección. Los errores cometidos en este caso son enormes y
el muestreo no tiene mayor valor.
Al realizar una operación de muestreo se debe tener muy claro el objetivo de
ello. Cuando se toma una muestra, ya sea de materia prima, productos
Intermedios o ya elaborados, el' objetivo es conocer las características del lote
completo. En el caso de controlar procesos de manufacturación o parte de ellos,
el muestreo se efectúa para conocer como está funcionando el proceso.
Por lo tanto el objetivo del muestreo no es conocer las características de la
muestra misma, sino estimar el estado de un lote o un proceso.
Lo anterior se esquematiza en la Figura siguiente:
Las mediciones en un proceso pueden ser obtenidas por medios instrumentales
(termómetros, flujómetros, pesómetros, etc.) o por una fracción (muestra) del
material o lote de material del cual se necesita obtener información.
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El muestreo es el medio por el cual se toma una fracción de material de la masa
principal en forma tal que sea representativa de la cantidad mayor.
C A P A C I T A C I Ó N
Una secuencia típica en un muestreo es la siguiente:
Muestreo → Reducción de tamaño → División de la muestra → Reducción
de tamaño → Muestreo por el analista → Análisis químico → Resultado.
Una secuencia equivalente, pero relativa a una medición instrumental es:
Sensor → Amplificación de la señal → Transmisión → Digitalización →
Muestreo de la Señal → Cálculo → Despliegue y/o Registro del Dato.
En cada una de las etapas descritas se incurre en distintos errores de distinta
índole y magnitud, los que al acumularse dan un error total.
El error puede clasificarse en dos categorías:
Sesgo o error sistemático: En el caso de una medición instrumental el sesgo
es lo que llamamos “descalibración” del equipo (flujómetros, pesómetros, etc.) y
en el caso de un muestreo, el sesgo se produce cuando la probabilidad de
selección de los elementos (muestreo) del universo no es uniforme, esto es,
existen porciones de material con baja probabilidad de selección, el cual puede
estar segregado (por ejemplo, tomar una muestra sólo de la parte superior de un
cono de mineral).
Error aleatorio: Es el error que se comete por la heterogeneidad del material,
aún cuando se esté muestreando con corrección. En una medición instrumental,
este error corresponde a las variaciones (o ruido) propios del instrumento.
Idealmente si un material fuera homogéneo tanto química como físicamente, su
muestreo no incurriría en error. Imaginemos, por ejemplo, un tambor lleno con
bolitas azules de diámetro 1 cm perfectamente iguales.
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C A P A C I T A C I Ó N
Al realizar distintos muestreos para determinar cuál es el color de las bolitas que
se encuentran en el tambor, el resultado será siempre el mismo, es decir bolitas
azules y no se incurrirá en error, pues será imposible que nos aparezca una
bolita de color negro.
En la práctica, los materiales son heterogéneos, por lo que lo descrito
anteriormente es de una difícil ocurrencia.
Las mediciones o el muestreo tienen por finalidad el realizar una estimación de
los atributos de una determinada porción de material conocida como lote. La
medición o el muestreo deben ser diseñados estableciendo ¿qué es lo que se
quiere cuantificar?
Para clarificar el punto anterior, podemos observar la Figura, que muestra un lote
de material heterogéneo constituido por bolitas rojas N y azules A, del cual se
han tomado tres muestras. Si lo que se quiere cuantificar es el porcentaje de
bolitas rojas, ninguno de los tres muestreos realizados es representativo del Lote
de bolitas. Sin embargo si lo que se quiere cuantificar es el porcentaje de bolitas
con forma esférica, los tres muestreos son consistentes con el lote.
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Es necesario, además, establecer los límites aceptables para el error de la
estimación. Estos límites pueden estar determinados por las siguientes
circunstancias:
•
Controlar un proceso.
•
Vender o comprar una materia prima o producto.
•
Controlar los materiales y la energía en una actividad productiva, con
fines de gestión.
El muestreo debe ser diseñado para obtener corrección, es decir todos los
elementos de un lote deben tener las mismas probabilidades de ser
seleccionados. El objetivo del muestreo es el de obtener información útil para el
estudio que lo requiere.
No existe el muestreo perfecto, todo muestreo contiene error, y la labor de los
especialistas es “asegurar” un resultado dentro de límites que se consideren
permisibles para el error.
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Los errores nacen de la imposibilidad de las mediciones exactas. Puede
definirse el error como una diferencia entre el valor observado y el valor
verdadero de la magnitud medida.
Puesto que no existen métodos absolutos de medir magnitudes, no podrá
conocerse el valor absoluto de la propiedad y se deberá tomar como valor de
referencia, el valor más probable obtenido con los datos obtenidos, teniendo en
cuenta las posibles causas del error. Si distintos observadores y diferentes
métodos llegan al mismo resultado, aumentará la confianza en el que el
resultado obtenido sea muy próximo a su verdadero valor.
De lo anterior es que se debe distinguir la diferencia entre resultados exactos y
resultados precisos. La exactitud de un resultado, se refiere a la aproximación de
los resultados obtenidos con el valor verdadero de la propiedad en estudio. Sin
embargo, la precisión de los datos obtenidos, está relacionada con la
concordancia de estos con un valor común tomado como referencia (como por
ejemplo el promedio aritmético). En la figura se muestra una descripción de lo
anterior:
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Considerando que el valor verdadero se encuentra en el centro de los círculos,
se tiene:
A: Medidas exactas y precisas.
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B: Medidas exactas pero no precisas.
C: Medidas no exactas pero precisas.
D: Medidas no exactas y no precisas.
Estas precisiones y exactitudes de los valores, incluyen un error total que ha sido
generado por una suma de errores parciales presentes en el muestreo, en la
preparación de la muestras y/o en el análisis químico.
Errores presentes en el muestreo.
Delimitación, se incurre en este error, cuando al tomar la muestra, los límites o
fronteras del muestreo están mal definidos y no permiten a las partículas del lote
a muestrear, tener igual probabilidad de ser muestreadas.
Extracción, se incurre en este error cuando la extracción del incremento es
incorrecta. Esto es que algunas partículas no son capturadas por el muestreador
siendo que pertenecen al incremento.
Errores presentes en la preparación de la muestra:
•
Contaminación por presencia de polvos, material presente en el circuito
de muestreo, abrasión, corrosión.
•
Pérdidas de material por polvos, material retenido en el circuito de
muestreo.
•
Alteración de la composición química, de la composición mineralógica y/o
de la composición física.
•
Humanos, poco entrenamiento, mala mantención y limpieza.
•
Sabotajes y fraudes, comunes en el muestreo comercial, y en sistemas
con jefaturas autoritarias.
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CAPÍTULO II / MÉTODOS DE MUESTREO
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Tipos de Muestreo
Muestreo al Azar:
Es aquel en que todas las unidades que componen el material (sólido-líquido) a
estudiar, tienen la misma probabilidad de ser tomadas como incremento de la
muestra que represente el material. Una de las mayores dificultades en el
muestreo al azar es efectuar un verdadero muestro al azar, por ejemplo si se
muestrea una pila de mineral tomando incremento de todo el entorno, esto no
constituye un verdadero muestreo al azar, debido a que no se ha tenido acceso al
interior de la pila. Una situación similar se observa cuando se muestrea lingotes por
taladrado, ya que hay una tendencia a enfatizar áreas determinadas. En la
selección de productos manufacturados para control de calidad se usa
frecuentemente tablas de números al azar, está es una de las diversas formas que
existen para garantizar un verdadero muestreo al azar.
El muestreo al azar se emplea generalmente cuando hay poca información del
material en observación o cuando se controlan productos manufacturados. En la
práctica cuando se elige un muestreo al azar, al final se trabaja con un muestreo
sistemático, esto porque en el muestreo se desea cubrir todo el material y por ello
se requiere dividirlo en áreas iguales de la cuales se selecciona un incremento.
Muestreo Sistemático Periódico:
En este tipo de muestreo los incrementos son colectados a intervalos regulares, en
término de masa, tiempo o espacio definidos de antemano. La primera muestra
debe sacarse al tiempo o punto seleccionado al azar dentro del primer intervalo del
muestreo.
1) Punto de inicio elegido al azar.
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2) Intervalos en los que se toman incrementos de muestra.
3) Unidades de material a estudiar.
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4) Incremento de muestra.
Ejemplo de muestreo sistemático periódico
a) Muestreo con cortadores de muestra: Los incrementos son colectados a
intervalos.
b) Si se sabe que en una muestra puede presentarse segregación, el muestreo
sistemático periódico puede minimizar este efecto. Por ejemplo: en el muestreo de
líquidos, un plan sistemático asegurará que no solamente se tomen muestras a
distintas profundidades de un estanque sino que también se incluyan muestras del
sedimento en forma ponderada al total.
c) Los productos manufacturados son muestreados al azar. Sin embargo los
planes de muestreo sistemático permite asegurar de qué ítem se comenzará a
contabilizar el intervalo al cual se tomarán las muestras.
d) El muestreo sistemático puede ser usado con el fin de reducir la cantidad de
trabajo, por ejemplo, si se tiene un número determinado de barras o lingotes que
deben ser cortados, la mejor muestra se obtendrá cortando un gran número de
barras en una posición de la matriz, en vez de cortar algunas barras en todos las
posiciones. La siguiente figura lo ilustra:
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MUESTREO CONTINUO DE LÍQUIDOS Y PULPAS
C A P A C I T A C I Ó N
Muestreo continuo en tuberías
Existen varias formas y se pueden aplicar a tuberías de conducción a distancia,
tuberías de llenado de estanques y tuberías de transferencia de líquidos y
pulpas.
Tuberías de conducción a distancia
No es difícil la toma de muestras, basta con instalar un dispositivo de desviación
de parte del fluido.
Las muestras se pueden tomar en los tres puntos a señalar, según sea la
naturaleza del fluido. Para el fluido estable y homogéneo que sale, por ejemplo
de un estanque mezclador, una muestra tomada en la salida (punto 1) será
suficientemente representativa. Para un fluido inestable es aconsejable tomar la
muestra en el punto 2 o más convenientemente en el punto 3, tal como lo
describe la siguiente figura:
Tuberías de llenado de estanques
Se instala el dispositivo toma-muestras un poco antes de llegar al estanque,
según el tamaño de éste y el diámetro de la tubería de llenado, se aconseja
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instalar el toma-muestras a diez veces el diámetro de la tubería, antes de la
válvula de llenado en el ducto de entrada.
C A P A C I T A C I Ó N
Tuberías de transferencia de soluciones
Generalmente se inserta el toma-muestras en el punto medio de la distancia
entre los estanques al transferir la solución.
Muestreo continuo en canaletas de conducción
Dependiendo del tipo de líquido, las cuales generalmente se comportan como
verdaderas sustancias homogéneas, se realiza un pequeño desvío a la
canaleta, o se puede sacar directamente en la canaleta con cualquier tipo de
toma-muestras.
Muchas veces en una canaleta de conducción se instalan vertederos, que es
un dique u obstrucción que se coloca a través de una corriente de líquido,
casi siempre verticalmente , y en cuyo borde superior se hace una muesca o
corte de dimensiones adecuadas para dar paso a la solución. Propiamente
hablando el vertedero es la muesca, sirve para determinar el flujo que pasa por
ella, y es un lugar bastante aconsejable para tomar la muestra con el método
del cucharón.
MUESTREO ESTÁTICO DE LÍQUIDOS Y PULPAS
Estanques cerrados a presión normal
La mayoría de estos estanques contiene un marcador de nivel para determinar el
volumen de fluido que contiene el estanque, casi siempre un tubo transparente, y
en la base de éste resulta el lugar más adecuado para tomar la muestra cuando
la solución es homogénea.
Si el estanque contiene sólidos en suspensión que van decantando con el
tiempo, es recomendable colocar varios spich a diferentes alturas del estanque.
Cabe recordar que según la naturaleza de fluido siempre debe tomarse todas las
medidas de protección personal para la toma de muestras, la mayor atención
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C A P A C I T A C I Ó N
se debe poner al abrir la válvula para sacar la muestra,
lentamente. Ver figura
ésta debe abrirse
Estanques cerrados a altas presiones
En estos casos la toma de muestra resulta bastante complicada, ya que hay que
ir disminuyendo paulatinamente la presión en la salida del flujo, para que no
se produzca el efecto flash, esto se consigue con válvulas especiales u
obligando al flujo a realizar un recorrido sinuoso para que pierda carga.
Si se quiere determinar gas disuelto en la solución, se requiere de un equipo
especial, que consta de una botella o estanque al que se carga a una presión
similar a la del estanque con otro gas inerte, éste se va desprendiendo
lentamente y se obtiene una muestra tomada directamente.
Estanques abiertos
Son los depósitos más simples, donde se obtener fácilmente las muestras, sirve
cualquiera de los métodos de muestreo de soluciones se puede usar el más
adecuado y económico. Para estanques pequeños es de uso común el método
de la pipeta.
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MÉTODOS Y EQUIPOS DE MUESTREO DE LÍQUIDOS Y PULPAS
C A P A C I T A C I Ó N
Método del cucharón
Se aplica cuando el derrame del fluido es libre; o mejor dicho cuando la corriente
descarga al estanque o traspaso. Este método consiste en barrer a intervalos
predeterminados, toda la corriente con el cucharón, hasta llenarlo. Esto debe
realizarse normal a la corriente.
El cucharón no debe tener más de un litro de capacidad y la muestra bruta no
debe exceder el 0,1% de la corriente que circula.
El material con que se fabrique debe ser el adecuado para no intervenir con las
características de la solución o pulpa, a continuación se entregan algunas
medidas para la fabricación del cucharón:
Cabe señalar que en muchos casos es conveniente adecuar el tipo de cucharón a
las necesidades de cada lugar donde se tome la muestra, las razones son
obvias.
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Método de la pipeta
Cuando hay que obtener muestras de soluciones homogéneas se emplea a
menudo una pipeta. Este es un tubo de 90 cm de largo por 3,18 cm de diámetro
y su extremo inferior es cónico hasta reducirse su orificio a 0,95 cm (3/8").
Puede ser de vidrio o de metal. La pipeta se introduce dentro del recipiente
hasta el punto deseado, mientras se mantiene cerrado su extremo superior con
el dedo pulgar. Una vez que ha llegado al extremo inferior, o la profundidad
deseada, se quita el pulgar y el líquido penetra en la pipeta. Cerrando de
nuevo el tubo con el pulgar se saca el tubo con la muestra dentro. Este método
puede aplicarse a lotes, tambores, barricas, tanques, etc. Para los tanques
grandes puede emplearse un tubo muestreador especial de construcción
análoga a la pipeta, pero con una válvula que cierra el extremo inferior del tubo
y que se abre cuando éste toca el fondo del tanque y se cierra cuando se sube,
ver figura:
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Otros métodos
Spich
C A P A C I T A C I Ó N
Un tubo de pequeño diámetro con una válvula es lo que se conoce como spich,
que se inserta donde se desea obtener la muestra.
Corralete
Es un molinete captador que trabaja con la corriente del líquido. Como norma
general para cualquier método en el muestreo de fluidos en movimiento, la
muestra bruta se acostumbra que sea el 0,1% de la corriente que circula (y en
la muestra bruta no debe exceder los 150 litros) .
Botellas de Muestreo
Son botellas de diferentes tipos, como lo muestra la siguiente figura:
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C A P A C I T A C I Ó N
ANÁLISIS A MÉTODOS DE MUESTREO DE LÍQUIDOS Y PULPAS
Tuberías
Los lugares más convenientes para tomar muestras, están ubicados cerca a otros
accesorios, como por ejemplo: mirillas, válvulas, reducciones, etc. lugares donde
resulte fácil limpiarlos y destaparlos.
Resulta imprescindible que los ductos toma-muestras se limpien periódicamente,
para no alterar la composición del fluido a muestrear, porque pueden arrastrarse
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partículas incrustadas, bien sabemos por la dinámica de fluidos que la velocidad
de flujo aumenta al disminuir el diámetro, y la alta velocidad del fluido provoca
mayor arrastre de las incrustaciones.
C A P A C I T A C I Ó N
Cuando las presiones de la tubería son altas, es necesario provocar pérdidas de
carga, para que el fluido no salpique (principalmente si el fluido es dañino para la
salud del personal), generalmente se usa un ducto espiral.
Si la temperatura de la solución que circula en la tubería es diferente a la
temperatura ambiente, resulta aconsejable tomar la muestra a la temperatura de la
tubería, ya que cambios bruscos modifican la composición del fluido y la muestra
tomada sería poco representativa de la realidad.
Cualquier análisis más profundo debe realizarse para cada caso en particular.
Canaletas
Cada vez menos frecuente es el uso de canaletas en la industria, principalmente
por razones económicas, ya que la tubería plástica cumple la misma función y
en forma más eficiente.
Debido a la simpleza en tomar la muestra en canaletas suelen descuidarse
ciertas normas, como ambientar el toma-muestras, recorrer desde la
profundidad de la canaleta hasta la superficie y ambientar el depósito donde se
guardará la muestra.
Como reglas generales deben considerarse para todos los casos las siguientes:
La muestra deberá ser tomada por una persona que tenga la experiencia
necesaria para darse cuenta de: si la muestra tomada es conveniente, para las
pruebas a que hay que someterla después, o bien por una persona asesorada por
otra que cuente con la experiencia necesaria.
Obsérvese si existen condiciones especiales que tiendan a hacer perder la
homogeneidad, la existencia de más de una capa en los líquidos.
Tómese las precauciones necesarias para evitar la contaminación de la
muestra después que se ha tomado.
Póngase a la muestra una etiqueta que exponga claramente toda la
información necesaria y la procedencia de la misma.
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CAPÍTULO
C A P A C I T A C I Ó N
III / MUESTREO DE MINERALES Y
CONCENTRADOS
MUESTREO EN BANCOS
Se entiende por banco en la explotación a rajo abierto a los cortes escalonados
que se hacen en el yacimiento. En los cortes se ven dos caras descubiertas: una
cara superior horizontal y una vertical lateral.
El muestreo de barrenos en bancos (Open pit), son las que se generan a partir
de la recolección de los detritus o polvo producto de la perforación para la
tronadura de un banco de explotación (Método cielo abierto).
Su metodología consiste en poner una lona con un agujero central, en el lugar
físico en donde el equipo de perforación comience a barrenar, de tal forma de
recolectar la muestra deseada, que generalmente comprende todo el tramo
perforado, pudiendo en algunos casos subdividir, lo que generaría más de una
muestra por perforación.
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C A P A C I T A C I Ó N
Una vez recolectada se procede a homogenizar y luego cuartear en terreno,
para obtener la cantidad deseada a enviar a laboratorio. En ese momento se
embolsa y etiqueta.
MUESTREO IN SITU
Muestreo mediante zanjas y trincheras:
Un zanja comprende la excavación que realiza un bulldozer hasta dejar la roca
expuesta principalmente en una cara (cerro con pendiente), o en dos caras
(cerro con poca inclinación).
Una trinchera es el resultado de la excavación de una retroexcavadora,
normalmente pueden, si el terreno lo permite, ser bastante profundos, ésta deja
dos caras expuestas en la roca, aunque de dimensión reducida. Es de menor
costo que una zanja, pero no es aplicable a terrenos duros.
En ambos casos el muestreo se realiza de igual forma y consiste en hacer una
canaleta longitudinal a lo largo de ella, subdividida en fracciones que constituyen
las muestras.
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C A P A C I T A C I Ó N
Esta subdivisión puede ser sistemática (intervalos iguales) o dirigida (muestras
de anchos variables, de acuerdo a las diferentes estructuras), pudiendo haber
una combinación de ambas.
Dicha canaleta debe hacerse en roca fresca (expuesta), para ello se deberá
limpiar la superficie a muestrear, preferentemente aislada del piso y de la
superficie, para evitar contaminar la muestra con material de derrumbe o
acarreo.
Muestreo Rock Chip:
Son las que se generan de cateos preliminares, tomados normalmente por
geólogos o cateadores, y consiste en tomar fragmentos de roca del terreno, que
corresponden generalmente a zona de escasos afloramientos. La toma de estas
muestras, no tienen un comportamiento regular o sistemático, y se utilizan para
orientar trabajos futuros.
Muestras de suelo:
Es aquel muestreo que se utiliza en la etapa de prospección de zonas de relleno
de quebradas y cubrimiento de laderas. Tienen un carácter orientativo.
Su metodología general consiste en realizar una excavación de +/- 30 cm de
diámetro, con una profundidad de 30 a 40 cm para posteriormente obtener la
muestra del fondo de dicho pozo.
MUESTREO EN ACOPIOS
Muestreo en pila (Stock pile):
Consiste en el muestreo que se realiza con puntos definidos estoqueados en
pila, cuya forma asemeja un cono.
Luego de tomada la muestra se procede a reducir la misma por cuarteos
sucesivos.
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C A P A C I T A C I Ó N
Muestreo en cama:
Cuando sea posible de hacer, es conveniente extender la pila con cargador
frontal, dejando una cama de 0,5 a 1,0 metro de altura, procediendo a tomar una
muestra en las intersecciones de una malla imaginaria de 1 metro cuadrado, a
través de toda la mena mineral extendida.
Esta técnica entrega una muestra mucho más representativa que la pila.
Muestreo en baldes:
Es el que se realiza en el balde o cuchara del equipo de carguío (Scoop o
Cargador frontal), cuando se realiza la operación de carguío para formar una pila
o vaciar a algún pique de traspaso o buzón, como también de camiones.
Consiste en subdividir el balde en 3 canales transversales en los cuales se toma
la muestra.
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MÉTODOS Y EQUIPOS DE MUESTREO DE MINERALES Y
C A P A C I T A C I Ó N
CONCENTRADOS
Muestreo Manual:
Muestreo al azar
Es la forma más simple de muestrear, consiste en tomar porciones pequeñas e
iguales, mediante una cuchara o pala, a intervalos iguales en la masa del
material que se desea muestrear.
El material no debe tener un tamaño mayor que 1/2", su ley o característica que
se desea determinar debe ser de baja cuantía y muy uniforme. El método es
también aplicable cuando se desean resultados aproximados.
Ventajas : Es económico para implementar (pala, mano o cucharón).
Desventajas: Dificultad
para
conseguir
una
muestra realmente
representativa, principalmente por la poca uniformidad del tamaño de las
partículas de sólidos. Mientras más finas sean las partículas del material
muestreado, más exacta será la muestra.
En general, este método es barato y rápido, sin embargo es muy difícil que la
muestra represente con una buena precisión las propiedades de la masa de la
cual fue extraída.
Cono y Cuarteo
Es la forma más antigua y utilizada para subdividir una muestra bruta que se ha
obtenido por otros métodos. Los lotes de material no deben exceder las 50
toneladas y el tamaño máximo de las partículas debe ser de 2".
El procedimiento para efectuar este tipo de muestreo es el siguiente: el material
a muestrear se amontona en una pila cónica, que luego se extiende para
formar una torta circular, esta torta se divide en cuatro sectores y dos de ellos,
opuestos diagonal mente, se toman como muestra, rechazándose las restantes.
Se repite el procedimiento con las porciones seleccionadas hasta obtener un
volumen de muestras necesario para los análisis.
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Durante la operación se debe evitar que el material se contamine y que se
pierda parte de la muestra.
C A P A C I T A C I Ó N
Ventajas: No necesita mucha implementación, puede usarse con toda clase de
sales sólidas que cumplan con el tamaño máximo de 2”.
Desventajas: Es costoso por la manipulación y no presenta una muestra
exactamente representativa debido a que se produce una segregación de
tamaños del material.
Muestreo a Palada
Llamado también paleo fraccional o selección fraccional, es utilizado cuando se
embarca o expende una sal o cuando se traslada de un sitio a otro. El método es
muy simple, consiste en tomar una palada cada 2, 3, 4 o 5, (la práctica más
corriente es la quinta palada) para conformar la muestra.
Ventajas : Puede aplicarse a grandes lotes. Es más barato, más rápido y exige
menos espacio que el cono y cuarteo y tiende a ser más exacto, porque toma
más porciones para reunir la muestra.
Desventajas: Esta sujeto a la manipulación del muestreo y no puede aplicarse a
partículas de más de 2" de tamaño máximo.
Muestreo por Tubo o Sonda
Se emplea un tubo metálico que es concéntrico con otro de menor tamaño, los
cuales tienen una ranura en común, con la cual pueden comunicarse entre si.
Se obliga el tubo a penetrar en el material, con las ranuras coincidiendo, se gira
para cerrarlo y al extraerlo saca en su interior un núcleo de material para formar
la muestra.
Este método sólo es recomendable para materiales finos, que permitan al tubo
penetrar libremente en la masa.
Su utilización es económica y rápida, la confiabilidad depende de la
granulometría del material a muestrear.
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C A P A C I T A C I Ó N
MUESTREO MECANICO
Ha sido creado para eliminar los errores subjetivos o intencionados, provocados
por el operador en el muestreo manual.
El método usual consiste en tomar una porción prefijada a intervalos regulares y
en puntos previamente definidos.
Su aplicación es a flujos continuos de elementos de una misma clase y para
grandes cantidades.
Ventajas : Da una gran confiabilidad porque no interviene la parte emocional
del operador. Es regulable según sea el caso.
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Desventajas: Exige uniformidad en los
tamaños y
homogeneidad. La
implementación es "cara", ya que además de los elementos mecánicos,
generalmente están previstos de elementos regulables de control.
C A P A C I T A C I Ó N
Muestreador tipo Riffles o Jones
Son usados para dividir la muestra en dos partes, utilizados con material de
tamaño conveniente para el análisis de laboratorio.
De acuerdo a los tamaños de las partículas en la muestra,
seleccionarse cuarteador apropiado según a la tabla siguiente:
deberá
TAMAÑO DE LA PARTICULA Y TAMAÑO DEL CUARTEADOR A USARSE
Tamaño de la partícula de
la Muestra (mm)
Número del
Cuarteador
Ancho interior de
las canaletas (mm)
Sobre 13 hasta 20 inclusive
50
50
Sobre 10 hasta 13 inclusive
30
30
Sobre 5 hasta 10 inclusive
20
20
Sobre 2,4 hasta 5 inclusive
10
10
Menor a 2,4
6
6
Los cuarteadores deben cumplir con las siguientes especificaciones:
a) El ángulo Φ entre las canaletas deberá ser de 60° o menos.
b) El número de canaletas será par y como regla 16 o más, sin embargo, con
respecto al N-50 y N-30, el número de ranuras puede ser sobre 12.
c) Los recibidores baldes de muestras deber ser puestos apretados a la
abertura de descarga del cuarteador con el objeto de evitar la pérdida de polvos
finos.
d) La superficie interior del cuarteador debe ser suave.
La muestra deberá homogeneizarse tres o más veces y enseguida dejarla caer
uniformemente sobre la superficie formada por el conjunto de ranuras, para
dividir la muestra en dos partes, es importante considerar la precaución de evitar
tapar las ranuras, si esto ocurriera se recomienda iniciar de nuevo esta
operación.
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IDENTIFICACIÓN
N°
C A P A C I T A C I Ó N
NUMERO DE
CANALETAS
CANALETAS
DIMENSIONES
50
30
20
10
6
12
12
16
16
16
(mm)
A
B
50+1(mm) 30+1(mm) 20+1(mm) 10+0.5(mm 6+0.5(mm)
)
630
380
346
171
112
C
250
170
105
55
40
D
500
340
210
110
80
E
300
200
135
75
60
F
50
30
30
20
20
G
H
340
200
340
140
210
85
110
45
80
30 S
I
640
390
360
184
120
J
220
220
140
65
55
K
220
220
140
65
55
L
340
300
210
110
80
M
250
170
105
55
40
N
75
55
35
20
15
0
340
300
210
110
80
P
630
380
346
171
112
Q
400
300
200
120
80
R
265
200
135
70
45
S
200
150
105
50
35
El esquema del cuarteador se mostrara en el próximo capítulo (pág.47).
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Muestreador Vezin
C A P A C I T A C I Ó N
Está diseñado para tomar incrementos de muestra desde una corriente en
caída vertical de sólidos secos.
Estos muestreadores pueden ser continuos o automáticos. En los primeros, uno
o más cortadores giran continuamente alrededor de un eje central y toma una
cantidad de muestra fijada previamente, como porcentaje de la alimentación.
La cantidad de muestra depende del número de cortadores empleados y del
tamaño de la abertura de los cortadores. En los cortadores automáticos, el
muestreo se efectúa a intervalos regulares, con un timer automático que
puede ajustarse entre 2 y 60 minutos, con incrementos de 1 min.
Muestreador de Carros o Capachos
En este caso, un carro se desliza por un riel o por cadenas, debajo del flujo de
sólidos, recibiendo así la cantidad de muestra.
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Es un método muy caro, debido a las instalaciones y a la mantención que es
necesario realizar.
C A P A C I T A C I Ó N
Muestreador de Cuchara
Es el más común de todos los cortadores de muestra y es una cuchara que corre
perpendicular al flujo de sólidos a muestrear, pueden ser continuos o
intermitentes.
ANÁLISIS A MÉTODOS DE MUESTREO DE MINERALES Y
CONCENTRADOS
El establecimiento y control del procedimiento de muestreo de material a granel,
minerales, concentrados y pulpas, debe considerar varias condiciones de
manera de obtener muestras representativas del total. Estas condiciones,
relacionadas con el procedimiento mismo, equipos y experimentos de
evaluación, se analizan a continuación.
Procedimiento
Para establecer un procedimiento adecuado de muestreo es necesario definir o
estimar lo siguiente:
- El nivel de precisión requerido, en término de coeficiente de variación.
- Variación de calidad del material a muestrear.
- Tamaño de cada incremento, que depende del tamaño máximo de partícula
de los sólidos.
- Número de incrementos.
Equipos
Si el muestreo es automático, los cortadores deben cumplir varios requisitos,
entre ellos:
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- Geometría: los bordes deben ser paralelos o radiales dependiendo si la
trayectoria es recta o circular. En ambos casos los bordes deben ser
horizontales.
C A P A C I T A C I Ó N
- Velocidad: debe ser constante (óptima: 0,6 m/s).
- Posición: la posición neutra del cortador o de inversión de la carrera debe
estar lejos del flujo.
- Capacidad: adecuada para no tener pérdida de muestra por rebalse.
- Ancho: debe ser igual a 3 veces el tamaño máximo para partículas de 3 mm
o más, para partículas menores la abertura debe ser de 10 mm.
En el caso de muestreo manual puede
utilizarse diferentes equipos,
dependiendo del tipo de muestreo, del material, granulometría, forma, como por
ejemplo palas, sondas, etc. Sin embargo, es necesario asegurarse previamente
de que estos equipos no introduzcan errores sistemáticos.
Ubicación
El muestreo debe llevarse a cabo en lo posible:
- Durante el traslado o movimiento del lote, en el momento de su entrega.
- En el momento de pesar el lote o inmediatamente después.
Sin embargo, existen algunos casos en los cuales no es factible trasladar el
material para su muestreo. Un ejemplo típico lo constituye el muestreo de pilas
de material a granel. En este caso los métodos más recomendables son los
obtenidos de división por incrementos o por palas fraccionadas. La selección
del método a aplicar dependerá de la cantidad y granulometría del material a
muestrear.
Otras consideraciones
Se debe evitar contaminar la muestra, que se puede producir por una deficiente
limpieza de los equipos, por polvo del medio ambiente, por abrasión y/o
corrosión de los equipos.
Evitar pérdidas de la muestra, las que pueden producirse por uso de equipos
no apropiados, por descarte de material. Evitar alteración química, la que puede
producirse por hidratación de algunos sólidos, por fijación de agua, etc.
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CAPÍTULO
C A P A C I T A C I Ó N
IV / EQUIPOS
PREPARACIÓN DE MUESTRAS
DE
MUESTREO
Y
EQUIPOS MANUALES
Pala JIS
Desde el punto de vista del sesgo, las palas de muestreo se prefieren a las palas
comunes, ya que por ejemplo: Cuando se muestrean partículas de gran tamaño,
estas tienden a rodar y caer de la pala común, no ocurre así con las palas de
muestreo que tienen lados, tal como se muestra en la figura. Este diseño de pala
corresponde al recomendado por las JIS MB100 y JIS MB105.
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C A P A C I T A C I Ó N
Los tamaños de palas indicados en la tabla, cubren partículas de 3 veces su
tamaño máximo, por lo tanto, aunque se elija una pala de dimensiones más
chicas para una hilera en la tabla anterior, difícilmente introducirá desvíos, por
ejemplo: para el material que tiene el tamaño máximo de las partículas de 20 cm.
La pala Nº 15 será aceptable en la mayoría de los casos.
Se debe usar palas sin punta (e = 0) en el caso que se utilicen para el método de
división por incrementos. Esas palas son designadas por los números originales
de la pala con “R” en los extremos.
Sondas
La sonda en su forma más simple consiste en una pieza tubular de acero, la cuál
retiene un testigo de muestra cuando es insertada en un material. Existe una
amplia gama de tipo de sondas, las que deben elegirse de acuerdo al material a
muestrear.
Se debe considerar la dificultad de aplicar tas sondas cuando se muestrean
partículas muy grandes, que retengan humedad o se aglomeren.
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C A P A C I T A C I Ó N
Otras variables a considerar en su elección son: el largo, material de
construcción, ángulo de penetración. Respecto al diámetro, como regla se
elegirán aquellas cuya abertura permita tomar partículas de 3 veces el tamaño
máximo.
Cucharón
En página 25 se encuentran detalles.
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EQUIPOS AUTOMÁTICOS
C A P A C I T A C I Ó N
Muestreadores de Corte con movimiento lineal
Muestreador de Corte Fijo
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C A P A C I T A C I Ó N
Muestreadores Vezin
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C A P A C I T A C I Ó N
Cuarteador Riffle o Jones
Los detalles de las dimensiones se encuentran en página 38.
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APLICACIONES
C A P A C I T A C I Ó N
Analizaremos una Torre de Muestreo de una empresa minera de la zona.
Listado de equipos:
1. - Muestreador primario.
2. - Chancador de mandíbulas 9" x 12".
3. - Muestreador secundario, Vezin 20".
4. - Chancador de cono 12”.
5. - Elevador de capachos.
6. - Muestreador terciario, Vezin doble 20”.
7. - Colector de muestras giratorio.
Descripción de los equipos:
1.- Muestreador primario, tipo cuchara:
Muestreador automático tipo DENVER, modelo H2H, de 46 1/2" de carrera.
Completo, con carro porta cuchilla, accionado por cadena de acero y montado
sobre 4 ruedas con rodamientos esféricos. El carro se desplaza sobre una barra
de acero que le sirve de riel guía.
La unidad es energizada por un motor reductor con motor de 1[HP]; 3/50/380 [V].
Dispone de 2 interruptores de límite de carrera para su partida y detención. Todo
el conjunto va montado sobre una base de plancha de acero con tapa hermética
que lo protege del polvo y salpicaduras.
Incluye además, cortador tipo "C" de 14" de longitud de abertura, con cuchillas
regulables de 5 a 8" de ancho. El cortador opera a una velocidad de 12 [pulg/s],
con una frecuencia de corte de 2 [min] y una abertura de la cuchara de 7 ½ “.
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2.- Chancador de Mandíbulas 9" x 12":
C A P A C I T A C I Ó N
Chancador de Mandíbulas tipo Denver (mandíbula pivoteada en la parte
superior, alimentación variable, descarga fija), de 9" x 12", de fabricación
nacional.
Equipado con rodamientos en el "pitman" y cuerpo principal. El cuerpo principal
es estructurado. Las mandíbulas son de aleación de acero fundido, resistentes a
la abrasión. Se incluye motor TEFC, de 10 [HP], 3/50/380 [V], transmisión por
correas en "V" y cubre transmisión.
Granulometría de alimentación al equipo, 100 % < 2.5 [pulg].
Granulometría de descarga del equipo, 100 % < 3/4 [pulg].
3.- Muestreador Secundario:
Muestreador tipo Vezin simple de 20" de diámetro, con ángulo de 50° en las
cucharas, muestreador para material seco, consistente en una caja cilíndrica,
con puerta de inspección, cubierta removible apernada y completamente sellada,
con chute de alimentación y descarga. La unidad incluye 3 cucharas
muestreadoras radiales, para cortar un 15 % de la muestra con labios de
desgaste reemplazables.
Transmisión que incluye motor de 3/4 [HP], 1500 [rpm] y 3/50/380 [V], conectado
al reductor.
Material de construcción del Vezin, acero al carbono.
4.- Chancador de cono N°12:
Chancador de cono tipo DENVER No 12, de fabricación nacional. La unidad está
equipada con un manto cóncavo de acero al manganeso en su cuerpo superior y
con una cabeza cónica rotativa de acero al manganeso.
Se incluye motor de 5 [HP], transmisión, cubre transmisión y base del
chancador.
Chancador modelo estándar con capacidad para tratar aproximadamente 1
[TPH] de mineral alimentado con un tamaño granulométrico de < 3/4 " y
descarga de 90 % < 8 mallas.
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5.- Elevador de capachos:
C A P A C I T A C I Ó N
Elevador de capachos de aproximadamente 5.5 [m] de altura. Fabricación de
acero A-37 de 4 a 5 [mm] de espesor. Tambores: jaula el inferior, liso el superior.
4 descansos de rodamientos. Tensores y ejes de acero 1045.
Aproximadamente 31 capachos elevadores de 1.5 [lt] de capacidad. Puerta de
inspección y estructura cerrada. Sistema de suspensión del conjunto. Chasis
para el motor reductor. Sistema de acoplamiento. Motor de 3 [HP], 1500 [rpm] y
3/50/380 [V].
6.- Muestreador terciario:
Muestreador tipo Vezin doble de 20" de diámetro, con ángulo de 50° en las
cucharas, muestreador para material seco, consistente en una caja cilíndrica,
con puerta de inspección, cubierta removible apernada y completamente sellada,
chute de alimentación y descarga.
La unidad incluye 2 cucharas muestreadoras radiales para corte de 10 % de la
muestra en la primera etapa y 10 % de la muestra en la segunda etapa, con labios
de desgaste reemplazables.
Transmisión que incluye motor de 1[HP], 1500 [rpm] y 3/50/380 [V], conectado al
reductor.
Material de construcción de la unidad, acero al carbono.
7.- Colector de muestras giratorio:
Colector de 8 muestras que opera en forma automática. El equipo consistente en
dos platos rotatorios que son comandados por un motor reductor con doble
reducción, teniendo el motor una potencia de 1 [HP], 1500 [rpm] y 3/50/380 [V].
Ante una señal de partida y parada desde el DCS central, el equipo gira y cada
depósito para la colección de la muestra se va posicionando en el punto de
alimentación, hasta completar el lote correspondiente.
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C A P A C I T A C I Ó N
C A P A C I T A C I Ó N
REFINO Y PREPARACIÓN DE MUESTRAS
Por preparación de la muestra se entiende las operaciones involucradas en dejar la
muestra lista para pruebas metalúrgicas y/o posterior análisis final. El siguiente
diagrama nos ilustra:
Estas operaciones involucran generalmente:
Secado
El objetivo principal del secado es evitar que parte de la muestra se adhiera a las
paredes de los equipos en su tratamiento, lo cual produce pérdida de ella y
contaminación con las otras, para esto se seca en un horno de secado, que puede
ser eléctrico o a gas, el cual debe trabajar a una temperatura no superior a 105
grados Celsius, para evitar su tostación.
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C A P A C I T A C I Ó N
Reducción de tamaños
Tenemos que obtener una muestra lo más homogénea posible, y podemos
hacerlo si reducimos de tamaño nuestra muestra obtendremos más partículas con
una menor dispersión de tamaños (tamaños de partículas más homogéneos, ya
que hemos eliminado los tamaños mayores).
Para reducir de tamaños se utilizan los siguientes equipos:
Chancador de mandíbula: consiste básicamente en una mandíbula fija y otra móvil
que conforman la cámara de chancado, esta máquina permite obtener un producto
final de 3/8” a 1/4".
Triturador o chancador de rodillo: esta máquina está formada por dos cilindros
robustos (rodillos) que giran en sentidos opuestos, el material alimentado es
“aplastado” y arrastrado hacia abajo debido al efecto de compresión ejercido por
los rodillos.
Reducción de peso de la muestra por cuarteos sucesivos
Como normalmente para realizar los análisis o pruebas metalúrgicas se necesitan
sólo algunos kilogramos o gramos, se hace necesario reducir la cantidad de
muestra, hasta dejar la cantidad requerida, los cuales pasarán a las etapas
siguientes.
Para ello se utiliza el cuarteador de Riffle que es un separador con pequeños rieles
o canalas que distribuye el material en dos mitades, las cuales se reciben en dos
recipientes ubicadas una a cada lado por debajo del separador.
Es conveniente pasar 2 o 3 veces el material por el cuarteador para su
homogenización, y luego reducir la muestra de la siguiente forma:
1.
Una de las dos muestras reducidas es devuelta a la bolsa original (rechazo).
2.
La segunda muestra contenida en el recipiente se vuelve a pasar por el
cuarteador. Esta operación se repite hasta dejar una muestra con la cantidad
requerida.
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Pulverizado
C A P A C I T A C I Ó N
El pulverizado consiste en moler finamente la muestra al tamaño requerido para su
análisis, dicho tamaño varía según el tipo de mineralización desde 100% bajo 100
mallas Tyler a 100% bajo 200 mallas Tyler.
Usualmente para análisis por oro se utiliza un tamaño de muestra 100% inferior a
180 o 200 mallas, y para análisis por cobre 100% bajo 150 mallas.
Tamizado
Se hace pasar la muestra por una batería de tamices como el ilustrado en la figura
siguiente.
La muestra una vez pesada es vaciada en el tamiz superior donde se va
separando en varias fracciones en el resto de los tamices de acuerdo a su tamaño.
Luego se pesa la fracción retenida en cada tamiz
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Homogenización de la muestra
C A P A C I T A C I Ó N
Una vez que toda la muestra pasó por la malla del tamiz, se procede a mezclarla
bien (rolearla), que consiste en revolver la muestra por medio manual (sobre un
hule) o por medio mecánico. El propósito de lo anterior es lograr que cualquier
porción de la muestra sea representativa del total.
Protocolos de preparación de muestras
Un protocolo de preparación de muestras, es un procedimiento que establece la
operatoria que debe realizarse con el material que constituye la muestra, una vez
que esta ha sido obtenida de la planta.
La necesidad de usar un protocolo de preparación de muestras surge de la
imposibilidad, en la mayoría de los casos, de usar la muestra tal como se obtiene
en la planta para efectuar su análisis, tanto por la cantidad de material como por su
estado de conminución. Este es el caso por ejemplo de minerales provenientes de
la mina en que existe un amplio rango de tamaños de partículas que aumenta la
heterogeneidad de la muestra.
Por otra parte existen muestras pequeñas y finas, como por ejemplo, muestras de
concentrados, que permiten ser usadas directamente para análisis previo un
proceso de secado.
Un protocolo de preparación, es una serie alternada de operaciones de sub
muestreos y de adaptaciones de la muestra, que se realizan para obtener una
muestra representativa y apta para su análisis químico.
La preparación comprende básicamente operaciones como el secado,
conminución de la muestra, harneado, homogenización y en general todas
aquellas manipulaciones que son necesarias antes de proceder a una nueva
selección.
El protocolo establece la etapa siguiente de preparación, indicando el tamaño al
cual la muestra debe ser reducida de tamaño sea en chancadores, molinos o
pulverizadores. Posterior a cada etapa de conminución corresponde una división
de la muestra que se realiza en equipos dispuestos para ello. Una vez preparado el
material, el protocolo establece la cantidad de material que se considerará en el
sub muestreo o selección. Esta operación de división de la muestra dará origen a
una sub muestra o rechazo.
De esta manera se procede en etapas sucesivas, con tamaños de partículas y sub
muestras cada vez menores, hasta llegar a la muestra que irá al laboratorio
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C A P A C I T A C I Ó N
químico. En este último, el analista realizará un muestreo final de unos pocos
gramos para realizar el análisis.
La determinación de un protocolo no es algo arbitrario y debe ser determinado de
acuerdo a las características del mineral y al grado de precisión deseado. El Dr.
Pierre Gy, autor de la más importante y útil Teoría de Muestreo, ha propuesto un
método para diseñar protocolos de preparación de muestras minimizando los
errores inherentes al mismo.
Aún cuando en este curso no se verá en profundidad la teoría de Pierre Gy, es
importante conocer que ésta considera diversos factores para minimizar el error de
muestreo y así confeccionar un óptimo protocolo de preparación de muestras. Se
debe destacar que la minimización del error de muestreo no considera los errores
propios de la preparación de la muestra.
Para minimizar el error fundamental de muestreo, originado por la naturaleza
heterogénea de los materiales, Pierre Gy ha considerado los siguientes factores:
- Masa inicial del lote a muestrear y masa de la muestra a tomar.
-Diámetro máximo de partículas.
-Factor de composición mineralógica.
Este factor relaciona el mineral de interés en nuestra muestra con la ganga
presente en la misma muestra.
-Factor de forma.
El factor de forma está relacionado con la forma habitual en que se encuentran las
partículas mineralizadas en la muestra de interés.
-Factor de distribución granulométrica.
Este factor considera en alguna forma el grado de heterogeneidad de distribución
del tamaño de partículas que se encuentra en la muestra.
-Factor de liberación mineralógica.
Este factor toma en cuenta el tamaño de liberación de la especie mineralógica de
interés, es decir, aquel tamaño que asegura la completa liberación del mineral de
interés desde la roca que lo contiene.
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CAPÍTULO V / SEGURIDAD EN EL PROCESO
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MANIPULACIÓN
Se deben tomar todas las precauciones para evitar la contaminación de las
muestras con materiales extraños, pérdidas de muestra o deterioración de la
misma limpiando los aparatos usados a través de toda la cadena del muestreo,
preparación y realización de la medición.
Envase de la Muestra o Contenedor.
El envase de la muestra deberá ser:
(a) Los envases usados para transportar o guardar las muestras de distintos
tipos deben tener una capacidad adecuada para contener toda la muestra, ser
limpios y fuertes provistos de tapas seguras.
(b)
Especialmente los envases para las muestras dé humedad deben ser
herméticos y de materiales no higroscópicos. Su interior debe estar libre de
corrosión. Para este propósito no sirven envases como sacos o bolsas de
cáñamo.
Envase e Identificación de la Muestra para Análisis Químico.
La muestra para análisis químico deberá transportarse, distribuirse o guardarse
en recipientes sellados. El envase deberá tener marcado en su exterior la
siguiente información como regla general:
(a)
Nombre del producto y nombre del Envío.
(b)
Nombre de la muestra o su designación.
(c)
Fecha del muestreo y de preparación.
(d)
Nombre del departamento o empresa contratista encargada del muestreo.
(e)
Nombre de la persona responsable del muestreo y preparación.
(f)
Cualquier otro dato que se estime necesario.
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Reserva de la muestra.
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Como norma, las muestras deberán conservarse tres meses para las
transacciones nacionales y seis meses para las transacciones internacionales.
Las muestras que se almacenen en reserva, se debe evitar alterar su calidad,
sellándolas y almacenándolas en un lugar seco, sin sol directo, a temperatura
constante, etc.
CONTAMINACIÓN
Las muestras se pueden contaminar por las siguientes circunstancias:
-
Por polvos.
-
Con material presente en el circuito de muestreo y equipo.
-
Por abrasión.
-
Por corrosión.
ALTERACIONES
ALTERACIÓN DE LA COMPOSICIÓN QUÍMICA
Adición: Oxidación de Sulfuros.
La marcasita, pirita, calcopirita, etc., pueden ser muy reactivos, especialmente
cuando están húmedos y finamente divididos (concentrados de flotación por
ejemplo) y acopiados en grandes cantidades. La oxidación de los sulfuros es una
reacción exotérmica y se acelera cuando la temperatura aumenta. Este círculo
vicioso puede terminar encendiendo toda la masa de material si existe oxigeno
suficiente. Pero antes que se llegue a este punto los sulfuros son transformados
lentamente a sulfatos por fijación de oxígeno. La oxidación resulta en un desvío
negativo.
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Fijación de Agua o Dióxido de Carbono por Óxidos o Minerales Calcinados.
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Como la atmósfera siempre contiene moléculas de agua y dióxido de carbono,
algunos materiales tales como la cal son susceptibles de atrapar agua o dióxido
de carbono rápidamente. Algunos minerales son muy estables: se pueden secar
sin oxidación.
Sustracción o Eliminación.
Eliminación de agua por sobre secado.
Eliminación de Dióxido de Carbono por sobre secado.
ALTERACIÓN DE LA COMPOSICIÓN FÍSICA
Adición o creación de componentes críticos.
Si exceptuamos la adulteración de la muestra, la adición de componentes
críticos está restringida al muestreo por humedad o análisis granulométrico.
Algunas veces es posible observar que muestras tomadas para efectos de
determinar la humedad están expuestas a la lluvia. Las muestras para humedad
siempre deben estar protegidas contra la adición accidental de agua, ya sea de
lluvias, rocío, o simplemente neblinas ya que ciertos minerales son susceptibles
de captar humedad de una atmósfera húmeda en forma muy rápida.
Cuando se muestrea para efectos del análisis granulométrico, un componente no
critico como los tamaños gruesos, pueden transformarse en componentes
críticos mediante la degradación de tamaño por efecto de la manipulación. En
efecto cuando el porcentaje de material que pasa determinado tamaño de malla
es penalizado por contrato como es e! caso de los minerales de fierro,
manganeso, carbón y coque se deben tomar precauciones para evitar la
formación de finos.
No debe olvidarse que la molienda autógena está basada precisamente en la
capacidad de molienda que tiene la caída libre de los minerales. Operaciones
donde se puede producir la degradación de tamaño del mineral son:
-Carguío de camiones.
-Transferencia a tolvas.
-Transferencia a carros de ferrocarril.
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-Manipulación con maquinaria.
-Traspaso de material por correas.
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Sustracción o destrucción de componentes críticos.
Este caso puede surgir cuando se muestrea, para propósitos de humedad o
análisis granulométrico o en el caso muy peculiar de minerales de azufre.
Las muestras para humedad no deben nunca mantenerse al sol o cerca de
fuentes de calor antes de su pesaje para el secado.
Cuando él componente crítico es el sobre tamaño para una malla dada, la
degradación de tamaño es la destrucción del componente crítico. En cada caso
particular la solución debe ser estudiada cuidadosamente con la ayuda de
especialistas en metales anticorrosión, aleaciones y materiales. Cuando se
manejan materiales normales, se recomienda acero inoxidable para todas las
partes de la maquinaria en contacto con el material a ser muestreado.
TRABAJO SEGURO
En general deben cumplirse las siguientes condiciones para evitar errores de
toma de muestra:
1. Todo fragmento que entra no debe salir.
2. Toda materia extraña debe ser mantenida en el exterior.
3. Evitar toda fuente de polvo en la planta.
4. Evitar el uso de materiales de construcción que se desgasten por abrasión o
corrosión (Ej. placas oxidadas).
5. Proteger la abertura del muestreador con una cubierta de colocación
automática.
6. Si se utiliza a un muestreador de cuchara debe evitarse las comentes de
aire, cuando se trabaja con materias secas y finas.
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C A P A C I T A C I Ó N
Al tomar una muestra se debe tener presente el estado del material. La persona
que está muestreando debe formularse preguntas tales como:
1. ¿Es la capa superficial idéntica al material que está debajo o ha cambiado a
causa de su exposición a los agentes atmosféricos o a otras condiciones
externas? Hay que recordar que ciertos materiales se oxidan cuando se
exponen al aire.
2. Se ha producido alguna separación de partículas gruesas y finas de material
o de material de diferentes pesos específicos. Durante el acopio de material se
produce una segregación natural de partículas. Las partículas más gruesas o
pesadas quedarán abajo mientras que las más finas o livianas quedarán arriba.
3. Si se ha transportado el material ¿se ha producido alguna separación durante
el transporte? Durante el transporte de material en vagones de ferrocarriles,
camiones, carretillas, etc., las partículas finas escurren hacia el fondo quedando
las partículas más gruesas en la parte superior.
4.Cuando el material es un líquido o una mezcla entre sólidos y líquidos, ¿existe
tendencia a separarse?
Estas preguntas deben formularse cuando aparezcan ciertas dificultades que
deben vencerse en la obtención de muestras de materiales heterogéneos. Sólo
los materiales homogéneos, de los cuales se encuentran muy pocos en la
práctica, permiten preparar muestras al azar y obtener una porción
representativa del conjunto.
Los métodos de toma de muestras deben plantearse de tal modo que las
proporciones relativas de finos y gruesos.
Se debe tener presente que si la muestra no se ha tomado o preparado
adecuadamente, el análisis o prueba que se realice con ella será inútil.
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