Guía Completa para el Análisis Geometalúrgico

Descifrando los Secretos Minerales

Una Guía Completa para el Análisis Geometalúrgico

Desde la estructura cristalina hasta la instrumentación avanzada, este diplomado ofrece una inmersión profunda en el fascinante mundo del análisis mineralógico instrumental aplicado a la geometalurgia. Exploraremos la definición y clasificación de minerales, diferenciando entre cristalinidad y amorfosidad, y desglosando los enlaces químicos fundamentales como el covalente, iónico, Van der Waals y metálico. Nos adentraremos en la estructura cristalina de los silicatos, los principales tipos de arcillas y la importancia del orden y desorden en los minerales.

Fluorescencia de Rayos-X (FRX)

Descubriremos un esquema general de los métodos de análisis instrumental, las formas de energía más utilizadas (como la radiación electromagnética), y los componentes esenciales como filtros, monocromadores y detectores. Aprenderemos sobre la crucial preparación de la muestra y los principales fenómenos de interacción energía-materia, incluyendo absorción, emisión, reflexión, refracción, dispersión y difracción (con la Ley de Scattering de Bragg como pilar).

Análisis instrumental

Finalmente, detallaremos los principales métodos de análisis mineralógico instrumental, como la Difracción de Rayos-X (DRX) y la Fluorescencia de Rayos-X (FRX), así como la Microscopía Óptica y la avanzada Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) con sistemas como Qemscan, resaltando sus aplicaciones en la caracterización de menas, gangas y la optimización de procesos mineros.

Contenido:

Introducción y Fundamentos Mineralógicos

Introducción y Fundamentos Mineralógicos:
- Definición de mineral: origen natural, inorgánico y naturaleza cristalina.
- Mineral: cristalinidad vs. amorfosidad y sus implicaciones.
- La estructura cristalina de los minerales (ejemplo de la Calcita).
- Enlaces químicos más frecuentes en los minerales:
  - Covalente: características y propiedades.
  - Iónico: características y propiedades.
  - Van der Waals: características y propiedades.
  - Metálico: características y propiedades.
- El grado de cristalinidad: holocristalinos, criptocristalinos y amorfos.
- Orden/Desorden como medida de la cristalinidad e implicancias.
- Defectos reticulares.
- La estructura cristalina de los silicatos: tetraedros SiO4 y octaedros AlO/OH.
- Estructura y tipos de filosilicatos (Caolinita, Pirofilita, Muscovita).
- Principales tipos de arcillas (Canditas, Esmectitas, Illitas) y sus características.
- Rangos de birrefringencia de los principales minerales.

Esquema General de los Métodos de Análisis Instrumental

Esquema General de los Métodos de Análisis Instrumental:
- Diagrama del proceso de análisis instrumental (Fuente, Muestra, Interacción, Detector).
- Formas de energía más empleadas:
  - Electromagnética (EM) y el espectro electromagnético.
  - Llama, Plasma inducido, Electrones, Electricidad, etc.
- Radiación Electromagnética: propiedades y tipos.
- Filtros, Monocromadores, Colimadores, Dispersores; Condensadores: función y ejemplos (filtros en EDXRF y NDXRF).
La Muestra:
- Tipos de muestra para análisis: fragmento de roca, cristales, sección delgada, sección pulida, pastillas de polvo, pastillas fundidas, soluciones, gases, etc.
Repaso de los Principales Fenómenos en la Interacción Energía-Materia:
- Absorción, Emisión.
- Reflección, Refracción.
- Dispersión: coherente (Difracción) e incoherente.
- Fluorescencia, Efecto Compton, Efecto fotoeléctrico, Interferencia, etc.
- Ley de Scattering de Bragg: condición para interferencia constructiva y su interpretación.

Principales Métodos de Análisis Mineralógico Instrumental

Principales Métodos de Análisis Mineralógico Instrumental:
- Espectrometría de Infrarrojo Cercano (SWIR o PIMA):
  - Análisis rápido de minerales de ganga (OH, H2O, Al-OH, Micas, Arcillas, Carbonatos, etc.).
  - Basado en la espectroscopía molecular (Transmitancia y/o Absorbancia).
- Difracción de Rayos-X (DRX):
  - Se irradia la muestra con rayos-x primarios y se analiza la dispersión coherente (Ley de Bragg).
  - Genera un difractograma característico para cada mineral.
  - Análisis cuantitativo mediante el método de Refinamiento de Rietveld.
  - Equipamiento: D4 ENDEAVOR X-RAY DIFFRACTION SYSTEM y software asociado.
  - Ejemplos de análisis mineralógico «bulk» de sulfuros y gangas.
  - Aplicaciones en el control de procesos (ejemplo del % de sulfuros y gangas en un nivel de mina).
  - Planos cristalinos e Índices de Miller.
- Fluorescencia de Rayos-X (FRX):
  - Se irradia la muestra con rayos-X primarios para generar rayos-X secundarios (fluorescencia) característicos de cada elemento.
  - Análisis químico global multielemental (B a U).
  - No requiere digestión de la muestra.
  - Equipamiento: Espectrómetro secuencial de Fluorescencia de Rayos-X (ejemplo del Thermo Scientific ARL PERFORM’X).
  - Componentes del espectrómetro (tubo de rayos-X, cristales analizadores, detectores).
  - Diagrama del fenómeno de fluorescencia y espectros de líneas K y L.
- Microscopía Óptica (MO):
  - Determinación sistemática y cuantitativa de la mineralogía (análisis modal), texturas, grado de liberación de menas, etc.
  - Aplicaciones en la determinación de accesibilidad de menas lixiviables y secuencia de formación de minerales.
  - Limitaciones y comparación con otras técnicas (SEM, TEM).
  - Ejemplo de análisis modal y distribución granulométrica.
  - Aplicaciones en el análisis de materiales amorfos, criptocristalinos y vítreos.
  - Tinción para la identificación de minerales en rocas holocristalinas.

Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) con Qemscan

Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) con Qemscan:
- Sistema de análisis combinado SEM-EDS para análisis químico, mineralógico y textural automatizado.
- Aplicaciones: análisis modal, grado de liberación, tipos geometalúrgicos, comportamiento de elementos y minerales, estimación de recuperación, análisis textural cuantitativo.
- Proceso de identificación mineral mediante Qemscan (escaneo, espectros EDS, cuantificación, identificación de fase, creación de imágenes).
- Mapas típicos de Qemscan aplicados a flotación.
- Análisis de liberación y microestructural.
Microscopía Electrónica con Sistema de detección Onda-Dispersivo.
Conclusiones y Requisitos Deseables del Análisis Mineralógico de Procesos:
- Criterios para la selección de métodos óptimos (rapidez, performance, practicidad, no destructivo, repetibilidad).
- Requisitos deseables: análisis de roca total («bulk» y químico), cuantitativo/semi-cuantitativo, sistemático, predictivo (modelos a largo y corto plazo).
Referencias:
- Listado de publicaciones relacionadas con geometalurgia y análisis mineralógico.

Autor y Fecha de Publicación

Autor: M. Sc. Samuel Canchaya Moya
Fecha de Publicación: Octubre 2009 (indicado en la página 2)

Link de descarga: Aquí