Resumen en el Perú contamos con diversos recursos naturales, por la cual la extracción de estos (recursos Naturales) viene de la mano con la ganga por la cual se dan los procesos especialmente de mena y minerales.






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títuloResumen en el Perú contamos con diversos recursos naturales, por la cual la extracción de estos (recursos Naturales) viene de la mano con la ganga por la cual se dan los procesos especialmente de mena y minerales.
fecha de publicación10.02.2016
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tipoResumen
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Caracterización Química

Ccapa Taipe Yojan Ingeniería Metalúrgica Yoshuan_154@hotmail.com

RESUMEN

En el Perú contamos con diversos recursos naturales, por la cual la extracción de estos (recursos Naturales) viene de la mano con la ganga por la cual se dan los procesos especialmente de mena y minerales. Por las cuales las soluciones técnicas de separación se pueden utilizar en prácticamente todos los procesos de degradación de minerales, materias primas, menas u otras extracciones. Desde hace un largo tiempo, se ha facilitado con diversas maquinas la separación de estos y se ha optimizado sus procesos de trabajo con soluciones inteligentes. La separación de minerales se puede realizar por diferentes procesos como: separación por gravedad, separación magnética, separación de flotación, pero esta también depende  del tipo y las características de mineral. Debido a las características de estos, se aplica la separación de flotación. El procesamiento de mena es una tecnología de numerosas facetas, que va adquiriendo cada vez más importancia en estos días. Pero hoy hablaremos sobre la Caracterización Química.

PALABRAS CLAVE: degradación de minerales, ganga, Caracterización Química, técnicas de separación.

Abstract

In Peru we have many natural resources, for which the extraction of these (natural resources) comes hand in hand with the gangue why particular processes of ore and minerals are given. Why separation technical solutions can be used in virtually all degradation processes minerals, raw materials, ores or other extractions. Since a long time ago, has been provided with various machines separation of these and optimized work processes with intelligent solutions. Mineral separation can be performed by different processes such as gravity separation, magnetic separation, flotation separation, but this also depends on the type and characteristics of mineral. Because of these characteristics, flotation separation is applied. Ore processing technology is a multi-faceted that is gaining increasing importance these days. But today we'll talk about Characterization Quimic.
Keywords: degradation of minerals, bargain, magnetic, techniques.
Introducción



La separación de minerales son diversos procesos que se realizan para separar diversos materiales de la mena o ganga, y desarrollado estos pasos estará finalmente el material que queremos obtener .Este se procesó se inicia extrayendo la mena del material a separar que puede ser, cobre, oro, hierro, mármol, granito, cuarzo, rocas metaultrabasicas , como menciona

1. Difracción de polvo cristalino

La difracción de polvo es un método de análisis estructural, que permite identificar los minerales por su estructura cristalina. No se trata pues de un método analítico químico, pero, como veremos, permite indirectamente estimar la composición de la muestra analizada con una buena aproximación del contenido en elementos mayoritarios.

Prácticamente todos los minerales son cristalinos, es decir, disponen sus componentes químicos (átomos, iones, moléculas) de forma regular, llenando el espacio. Eventualmente, todos los cristales pueden desarrollar formas exteriores poliédricas, aunque gran parte de la masa mineral no manifiesta esta propiedad necesariamente. La distribución regular en el espacio de los componentes del mineral se describe mediante las redes cristalinas, que ponen de manifiesto la repetición periódica de la celda del mineral. La celda es pues una unidad, en forma de paralelepípedo, que repetida idénticamente llena todo el espacio del cristal. La descripción de la celda proporciona toda la información sobre la estructura cristalina del mineral. Existen dos niveles de descripción de la celda: a) los parámetros del paralelepípedo, tres aristas y tres ángulos que denominamos a, b, c, α, β, γ; b) la disposición de los átomos en la celda. Cada mineral se caracteriza, en primer lugar, por sus parámetros de celda. Puede ocurrir que dos minerales distintos tengan parámetros de celda casi idénticos. En estos casos, para distinguirlos, hay que tener en cuenta el segundo nivel, es decir, qué átomos (composición) hay en la celda y cómo se disponen (estructura). Como veremos, la difracción de polvo cristalino nos informa sobre estos dos niveles y, por tanto, nos permite distinguir perfectamente minerales con redes similares. A continuación damos algunas nociones sobre el fenómeno de la difracción.

Las redes periódicas cristalinas están formadas por planos reticulares regularmente espaciados, de la misma forma que una red de dos dimensiones está formada por hileras de puntos regularmente espaciadas. Una red cristalina contiene planos reticulares en orientaciones diversas, que se notan mediante tres enteros "h, k, l". El espaciado que corresponde a cada sucesión de planos paralelos hkl se indica mediante el símbolo dhkl. La ley de Bragg de la difracción permite obtener para cada mineral los valores de sus espaciados (por ejemplo d100, d200, d001,......d573...etc) y de este modo permitir su identificación. La ley de Bragg establece que los rayos X se reflejan sobre los planos reticulares de los cristales según un ángulo (ángulo θ) que depende del espaciado dhkl: Ley de Bragg: λ=2dhklsinθhttp://www.scielo.org.mx/img/revistas/bsgm/v62n1/a2f7.jpg

Donde λ es la longitud de onda de los rayos X.

Cada mineral está caracterizado por una serie de valores de dhkl. Estos valores son conocidos y tabulados en una base de datos. De este modo, mediante los valores obtenidos en la experiencia de difracción, y consultando la base de datos, podemos identificar el mineral. Puede ocurrir que dos minerales distintos posean parámetros de celda casi idénticos, en cuyo caso los espaciados dhkl serán casi iguales. En estos casos, hay que tener en cuenta otro resultado de la difracción: la intensidad con la que cada plano reticular refleja los rayos X. La intensidad depende de los átomos de la celda, y de su distribución. En resumen, los espaciados reticulares de los minerales dependen de los parámetros de la red, mientras que la intensidad de los rayos X reflejados por los planos reticulares depende de la estructura. La identificación de minerales mediante difracción utiliza, en primera instancia, los valores de los espaciados y, en segunda instancia, las intensidades reflejadas.

Así, en teoría, sin entrar todavía en la descripción de los dispositivos instrumentales, el método de identificación consiste en: a) Obtener los ángulos θ de reflexiones; b) Medir la intensidad reflejada y c) calcular, mediante la ley de Bragg, los espaciados reticulares. La lista de los espaciados, ordenados en orden decreciente (por lo tanto en orden creciente del ángulo θ), con la correspondiente intensidad reflejada es la base de la identificación de minerales mediante difracción. (1)

P 2. Microscopio electrónico de barrido con analizador de energías (SEM/ESEM–EDS)

El microscopio electrónico de barrido (scanning electrón microscope, SEM) se basa en la obtención de una imagen de la muestra a partir del barrido de la misma con un haz de electrones, como resultado de las interacciones entre los electrones incidentes y la muestra. El SEM se compone de varios elementos básicos: un cañón de electrones con un filamento emisor de electrones, lentes magnéticas que dirigen y focalizan el haz de electrones sobre la muestra, sistema de barrido, portamuestras móvil y con giro universal, sistemas de obtención de la imagen y de análisis. Para analizar una muestra en el SEM se requieren generalmente condiciones estrictas de vacío en el interior del microscopio, ya que de lo contrario los electrones pueden ser dispersados por las moléculas de aire. Además, los mejores resultados se obtienen con muestras conductoras o convertidas en conductoras mediante un recubrimiento pelicular con un material conductor (generalmente, grafito; pueden emplearse también oro o aluminio). No obstante, actualmente existen microscopios electrónicos que no precisan ni recubrimiento de la muestra ni alto vacío en la cámara. Son los denominados microscopios electrónicos ambientales (Environmental Scanning Electrón Microscope, ESEM).

Las interacciones entre los electrones incidentes y la muestra originan la emisión de electrones secundarios, de electrones retro dispersados y de rayos X característicos de los elementos presentes en la muestra (para el análisis químico cualitativo y, en algunos casos, semi–cuantitativo). En el SEM, diferentes detectores amplifican la señal emitida por la superficie de la muestra cuando es barrida por un delgado haz de electrones. La intensidad de la señal amplificada es visualizada en una pantalla de televisión convencional. (2)

3. Análisis mediante catodoluminiscencia (CL)

Aunque la catodoluminiscencia es una herramienta muchísimo más utilizada en exploración de cuencas petrolíferas, su potencial en la exploración minera es importante y no debe ser pasado por alto.

3.1. Fundamentos del método de la catodoluminiscencia

La catodoluminiscencia es un caso particular de luminiscencia en que la fuente de excitación son electrones. La catodoluminiscencia se produce sólo en el caso de que la estructura cristalina afectada presente algún tipo de defecto, entre los que cabe citar alguno de los siguientes: a) no–estequiometria, b) Imperfecciones estructurales (desorden, destrucción por radiación, destrucción por impacto), c) impurezas substitucionales o intersticiales que distorsionen la red cristalina. Es común que los cristales naturales presenten defectos, que actuarán como zonas en que se absorbe de forma preferente la energía del haz de electrones. De este modo, los dominios de imperfección se convierten en centros de luminiscencia.

La intensidad de la catodoluminiscencia es función de la densidad de corriente sobre la muestra y el voltaje (potencial de aceleración) de la corriente de sonda aplicada. Coy–YII (1970) demostró que la intensidad de la catodoluminiscencia varía en función de la corriente electrónica aplicada y del mineral: a) la catodoluminiscencia aumenta de forma no lineal con la intensidad de corriente, pero cuando se alcanza una determinada intensidad de corriente electrónica (nivel de saturación), típica de cada mineral, deja de incrementar la intensidad de la catodoluminiscencia; b) el aumento de la intensidad por encima de este nivel conlleva la disminución de la catodoluminiscencia (fase de inhibición).http://www.scielo.org.mx/img/revistas/bsgm/v62n1/a2f6.jpg

3.2. Aplicaciones de la catodoluminiscencia

La catodoluminiscencia tiene sus principales aplicaciones en el estudio textural de la lámina, y puede reforzar las observaciones realizadas con microscopía óptica convencional. Los casos más típicos son los siguientes (Marshall, 1988):

i) Distribución de minerales en una muestra, en base a que cada mineral presenta una catodoluminiscencia diferente. El caso más utilizado es la discriminación de carbonatos, pero puede ser aplicado a la discriminación de otros minerales, entre ellos, los ricos en tierras raras.

ii) Apoyo para reconocer volúmenes pequeños de una fase mineral, como por ejemplo vetas fnas, inclusiones, películas, etc. Este aspecto es muy importante a la hora de estudiar las propiedades mecánicas de una roca o agregado.

iii) Si existe en un mismo grano mineral una variación química en el elemento activador a lo largo del proceso de cristalización se pueden producir importantes variaciones en la catodoluminiscencia que ayudan a remarcar inhomogeneidades en el grano: zonaciones, sobre crecimientos, reemplazamientos, ex soluciones, etc. Este aspecto es crítico para mostrar cambios en el ambiente de posicional del mineral, con todo lo que ello implica para la modelación del depósito. Por consiguiente, la catodoluminiscencia debería realizarse anteriormente a cualquier estudio geoquímico de detalle.

iv) El color de la catodoluminiscencia da una idea de la composición química del mineral. Aunque este aspecto no es cuantitativo, el elemento presente puede ser un indicador de un determinado proceso mineral y, por consiguiente, una guía para la exploración minera.

v) En agregados minerales, la existencia de diferentes generaciones de un mismo mineral puede ser diferenciada con ayuda de la catodoluminiscencia. Este aspecto es importantísimo para diferenciar diferentes generaciones de carbonatos , un trabajo crítico en la exploración petrolera. Este aspecto puede ser también interesante en la modelación de procesos genéticos de gangas o menas de yacimientos minerales, en particular, en el estudio geoquímico.  (3)

4. Experimentación en laboratorio de química.


La mayoría de nuestras pruebas están acreditadas por la Entidad Mexicana de Acreditación, A.C (EMA), bajo la normatividad oficial NMX-EC-17025-IMNC y nuestro Laboratorio certificado con el ISO 9001
 
Este Laboratorio realiza análisis y evaluación de materiales que permiten:

-  Controlar la calidad de materias primas y de productos terminados para cumplimiento de normas mexicanas o internacionales y exigencias de proceso
- Monitorear el cumplimiento de especificaciones
- Comparar y/o sustituir materiales
- Identificar causas de problemas de proceso y de producto terminado
- Contar con la información básica para modificación y desarrollo de productos
- Desarrollar proveedores

Pruebas que se realizan:


- Caracterización química de polímeros y productos relacionados

- Identificación y cuantificación de sus componentes

- Espectroscopia infrarroja
- Cromatografía de gases
- Absorción atómica
- Emisión de plasma

- Determinación de propiedades:

- Permeabilidad (OTR, WVTR)

- Trasmisión de oxigeno de películas plásticas y envases (ASTM D 3985) 
- Permeabilidad de películas plásticas al vapor del agua (ASTM E398)

- Viscosidad
- Flamabilidad (combustibilidad)
- Comportamiento térmico (DSC, TGA, TMA)
- Densidad:

- De plásticos (ASTM-D-1505)
- Relativa y absoluta de plásticos (NMX-E-4 Método A)
- Densidad y gravedad específica en plásticos por desplazamiento (ASTM-D-792 Método A)
- De plásticos por la técnica de columna de gradiente (NMX-E-166 / ASTM-D-1505)
- De hules (ASTM-D-297 Sección 16)

- Estabilidad térmica y resistencia de polímeros:

- Alta y baja temperatura, 
- Temperatura y humedad controladas,
- ESCR (Stress cracking),
- Resistencia a productos químicos

Nuestros análisis se realizan siguiendo metodologías NMX, ASTM, ISO principalmente pero podemos implementar la metodología que se requiera utilizando nuestros equipos.
5. Conclusiones

El estudio de las asociaciones minerales mediante técnicas cuantitativas aporta elementos valiosos para la valorización de los depósitos minerales, desde la fase de exploración a la de estudio de viabilidad del depósito.

Por lo común, el estudio del depósito en la fase táctica (ya a nivel local o del depósito) precisará de herramientas aplicadas a un espacio mucho más concreto y, por tanto, que deben ser precisas. En este estadio la difracción de polvo de rayos X cuantitativa puede ser una alternativa o un complemento a otros métodos (PIMA, p. ej.) enfocados a caracterizar la distribución de las zonas de alteración hidrotermal o meteórica, o a caracterizar la mineralogía de suelos. Nuevamente la microscopía electrónica de barrido puede ser un complemento eficaz para identificar los minerales de interés económico.En la fase de valoración del depósito pueden emplearse las dos técnicas citadas, pero en este estadio puede ser ya imperativo trabajar con técnicas cuantitativas más detalladas, incluyendo las microsondas electrónicas, iónicas o protónicas, así como la LA–ICP–MS. Debido a su elevado coste, es posible que las tres últimas técnicas sólo sean rentables en el caso de que el mineral explotable tenga un alto valor añadido. En el caso de la exploración de diamante, no obstante, estas técnicas son esenciales para poder definir el potencial diamantífero de una kimberlita.

Las técnicas mineralógicas reseñadas pueden ser, finalmente, aplicadas al diseño de la explotación del depósito, e incluso al control de seguimiento del mismo. En particular, el estudio de la textura de las menas (especialmente, el tamaño de grano y los tipos de intercrecimientos) es esencial en el diseño de la trituración de las mismas. Este aspecto puede ser estudiado con mucho provecho en microscopía electrónica de barrido con análisis de energías. (5)

A efectos también de mecanismos de beneficio, así como de control del posible impacto medioambiental, el tipo de mena y su distribución han de ser caracterizados de manera segura y detallada, aspecto que puede ser realizado con ayuda del conjunto de las técnicas citadas. Así, la difracción de polvo cuantitativa puede ser una herramienta poderosa para controlar la distribución del mineral en el depósito. Ello implica, indirectamente, conocer la distribución de los elementos químicos mayores. Esta técnica no aporta el mismo tipo de datos que el que ofrece un típico análisis geoquímico como los comúnmente usados por las empresas para la determinación de la ley de un elemento en el depósito (fluorescencia de rayos X, activación neutrónica, ICP–MS, etc.), pero presenta la ventaja de ofrecer en su lugar la ley de mineral en el mismo depósito. Ello tiene algunas ventajas importantes, pues un cierto elemento puede estar distribuido entre diversos minerales y si en alguno de los minerales no fuera económica la extracción del elemento el análisis químico clásico falsearía el planteamiento de las técnicas mineralotécnicas y metalúrgicas que deben ser empleadas, e incluso la viabilidad de la explotación. El mismo razonamiento puede ser aplicado para demostrar la validez de aplicar el SEM–EDS al diseño de la planta de beneficio de un depósito. En particular, los elementos preciosos y otros con alto valor añadido (U, Nb, Ta...) pueden ser explotables a leyes muy bajas, pero siempre que las menas tengan unas características mineralógicas favorables. En particular, debe conocerse con precisión cuál es la distribución del elemento o elementos beneficiables entre las diferentes especies minerales del depósito. Para ello pueden ser imprescindibles análisis con microsonda electrónica e incluso micro–PIXE, SIMS o LA–ICP–MS.

Agradecimientos

Este trabajo es una contribución al mejoramiento del aprendizaje para los estudiantes universitarios (UNSA)

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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