Guía para el beneficio del mineral de tungsteno: plantas de procesamiento de wolframita frente a scheelita
El tungsteno (W) es un metal altamente estratégico conocido por su punto de fusión sin igual y su extrema dureza. Es la columna vertebral de las industrias aeroespacial, de defensa y de fabricación pesada. Sin embargo, extraer este metal crítico de la tierra es muy difícil. A diferencia del oro o el cobre, que a menudo tienen métodos de extracción estandarizados, el proceso de beneficio del mineral de tungsteno requiere diagramas de flujo muy diferentes dependiendo de la mineralogía específica del yacimiento.
En el mundo de la minería, el tungsteno existe principalmente en dos formas comerciales: wolframita (tungstato de hierro y manganeso) y scheelita (tungstato de calcio). Si se aplica un diagrama de flujo de wolframita a un yacimiento de scheelita, la planta sufrirá un fracaso catastrófico.
Como contratista EPC líder en el procesamiento de minerales complejos, OreSolution diseña y construye líneas de producción de beneficio de wolframita y líneas de producción de scheelita en todo el mundo. Esta guía de ingeniería definitiva desglosa las propiedades físicas, las estrategias de trituración y la elección crítica entre la separación por gravedad y la flotación por espuma para los minerales de tungsteno.
EPC La regla de oro del procesamiento del tungsteno es: «Recuperar lo antes posible y recuperar lo más grueso posible». Tanto la wolframita como la scheelita son increíblemente frágiles. Si se trituran en exceso hasta convertirse en «lodos» (barro fino), las tasas de recuperación caen en picado. Un circuito de trituración y molienda bien diseñado es tan importante como el propio equipo de separación.
Parte 1: Comprender su yacimiento: wolframita frente a scheelita
Antes de seleccionar el equipo, es obligatorio realizar un análisis mineralógico exhaustivo. Las diferencias físicas y químicas entre estos dos minerales determinan el diseño completo de la planta.
Parte 2: Trituración: la batalla contra los lodos
Los minerales de tungsteno son extremadamente friables (frágiles). Si se utiliza un molino de bolas estándar sin una clasificación adecuada, el tungsteno se triturará rápidamente hasta convertirse en partículas ultrafinas (lodos, normalmente de -10 micras). Estos lodos son casi imposibles de recuperar utilizando métodos de gravedad como mesas vibratorias o jigs.
La estrategia de «molienda en varias etapas, recuperación en varias etapas»
Para evitar el triturado excesivo, OreSolution emplea una estrategia de trituración específica:
- Trituración por etapas: uso de trituradoras de mandíbula y trituradoras de cono para reducir el mineral gradualmente.
- Molino de barras en lugar de molino de bolas: para la molienda primaria, recomendamos encarecidamente un molino de barras en lugar de un molino de bolas. Los molinos de barras muelen mediante una acción de volteo de «contacto lineal», que produce un tamaño de partícula mucho más uniforme y significativamente menos lodo que la acción de «contacto puntual» de un molino de bolas.
- Recuperación temprana: Inmediatamente después del molino de barras, el material grueso se envía a una mesa de trituración de onda dentada para capturar el tungsteno grueso antes de que pueda ser molido más.
Parte 3: Beneficiación de la wolframita (concentración por gravedad y magnética)
Dado que la wolframita es extremadamente pesada y débilmente magnética, el diagrama de flujo del procesamiento de la wolframita se basa en gran medida en la separación física en lugar de en productos químicos.
1. Desbaste: jigging para la recuperación gruesa
Después de la trituración y el cribado, la fracción gruesa (normalmente de 2 mm a 10 mm) se introduce en un separador de jig. La columna de agua pulsante separa fácilmente la wolframita pesada (SG > 7) de la ganga de cuarzo más ligera (SG ~ 2,6). Este paso permite recuperar hasta el 50 % del tungsteno total con un coste operativo muy bajo.
2. Limpieza: mesas vibratorias para finos
La fracción más fina (-2 mm) que pasa por alto la mesa vibratoria se envía a un clasificador hidráulico y luego se distribuye a una batería de mesas vibratorias 6-S. La mesa vibratoria proporciona una separación muy precisa de las partículas finas, creando un concentrado de alta calidad, un producto intermedio (que se vuelve a moler) y residuos.
3. Purificación: separación magnética en seco
Los concentrados de wolframita procedentes de las juntas y las mesas rara vez son puros; a menudo están contaminados con casiterita (estaño) o minerales de hierro magnéticos. Dado que la wolframita es débilmente magnética, secamos el concentrado y lo pasamos por un separador magnético de tres discos. Esta máquina utiliza campos magnéticos de alta intensidad para separar la wolframita del estaño y la sílice no magnéticos, lo que da como resultado un concentrado de calidad comercial superior (normalmente > 65 % WO3).
Parte 4: Beneficiación de la scheelita (el reto de la flotación)
A diferencia de la wolframita, la scheelita no es magnética y a menudo se encuentra finamente diseminada en la roca madre. Si bien la scheelita gruesa se puede recuperar por gravedad (jigs/mesas), la mayor parte de las plantas modernas de procesamiento de scheelita se basan en la flotación por espuma.
La flotación de la scheelita es muy compleja, ya que a menudo coexiste con minerales de ganga que contienen calcio, como la calcita (CaCO3) y la fluorita (CaF2). Dado que la scheelita (CaWO4) comparte el mismo catión de calcio, los colectores estándar no pueden distinguir fácilmente entre ellos.
El proceso Petrov (flotación por calentamiento)
Para resolver el problema de la separación del calcio, los metalúrgicos desarrollaron el «proceso Petrov» (o proceso de limpieza por calentamiento).
- Flotación más gruesa (temperatura ambiente): se añade carbonato de sodio (Na2CO3) como modificador del pH y dispersante. Se añade silicato de sodio (vidrio soluble) para reducir la sílice. Se utilizan colectores de ácidos grasos (como el ácido oleico) para flotar un «concentrado a granel» que contiene scheelita, calcita y fluorita.
- Espesamiento: El concentrado a granel se espesa hasta alcanzar aproximadamente un 60 % de sólidos utilizando un espesador de alta eficiencia.
- Calentamiento y agitación de alto cizallamiento: Se añade una gran dosis de silicato de sodio a la suspensión espesa y la mezcla se calienta a 85 °C - 90 °C durante 1 a 2 horas en un tanque de acondicionamiento especializado.
- ¿Por qué se calienta? El calor intenso y el silicato de sodio «ciegan» (deprimen) permanentemente las superficies de la calcita y la fluorita, eliminando el colector. Sin embargo, la película colectora de la scheelita permanece estable.
- Flotación de limpieza: La suspensión calentada se diluye y se envía a las celdas de flotación de limpieza. Solo la scheelita flota, dejando la calcita y la fluorita en los residuos.
Parte 5: Minerales de tungsteno polimetálicos (eliminación de sulfuros)
Tanto los depósitos de wolframita como los de scheelita suelen estar contaminados con minerales sulfurosos como la pirita, la molibdenita o la bismutinita. Los sulfuros son un elemento muy perjudicial en los concentrados de tungsteno.
Antes de cualquier etapa de gravedad o flotación del tungsteno, el mineral debe someterse a una flotación a granel de sulfuros. Utilizando colectores de xantato, flotamos todos los sulfuros (que a menudo pueden venderse como un valioso subproducto, como el concentrado de cobre o bismuto). Los «residuos» de este circuito de sulfuros se convierten entonces en la «alimentación» del circuito principal de tungsteno.
Preguntas frecuentes: resolución de problemas en plantas de procesamiento de tungsteno
R: Este es el problema más común en la flotación de scheelita. Significa que la calcita o la fluorita están flotando con la scheelita. Debe optimizar la etapa de «limpieza por calentamiento» (proceso Petrov). Asegúrese de que la temperatura alcance constantemente los 85 °C+ y compruebe la dosificación de silicato de sodio. Si la dosis es demasiado baja, la calcita no se reducirá.
R: Puede hacerlo, pero no es muy recomendable a menos que el tungsteno esté muy finamente disperso. Un molino de bolas produce una cantidad significativamente mayor de «lodos» (-10 micras) que un molino de barras. Dado que la wolframita se basa en la separación por gravedad, cualquier tungsteno molido en forma de lodos se perderá en los residuos, lo que reducirá drásticamente la tasa de recuperación global de la planta.
R: La wolframita y la casiterita suelen encontrarse juntas y tienen densidades específicas muy similares, lo que hace imposible la separación por gravedad (mesas/jigs). La solución es la separación magnética en seco de alta intensidad. La wolframita es débilmente magnética y será atraída por los imanes, mientras que la casiterita es completamente no magnética y pasará a través de ellos.
R: Para una planta de gravedad de wolframita bien diseñada, las tasas de recuperación del 75 % al 80 % son estándar. Para las complejas plantas de flotación de scheelita, se considera excelente alcanzar una recuperación del 70 % al 75 % manteniendo un alto grado comercial (65 % WO3).
Conclusión: Diseñar para la rentabilidad
El beneficio del tungsteno es implacable. Un diagrama de flujo genérico dará lugar a pérdidas masivas en la presa de residuos o a un grado de concentración tan bajo que acarreará graves sanciones por parte de la fundición. Tanto si se trata de wolframita pesada y magnética como de scheelita compleja y rica en calcio, el proceso requiere una precisión quirúrgica en la trituración y el control químico.
En OreSolution, no hacemos conjeturas. Nuestro enfoque EPC comienza con rigurosas pruebas metalúrgicas en nuestro laboratorio para comprender su mineral específico. Desde el diseño del circuito de molienda óptimo con molino de barras hasta la ingeniería de sistemas de flotación de scheelita a alta temperatura, ofrecemos plantas de procesamiento de tungsteno que maximizan la recuperación y la rentabilidad.
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