Separación eléctrica de minerales de tierras raras

Abstract

El presente proyecto consiste en separar eléctricamente minerales, en especial, de tierras raras. El separador eléctrico funciona básicamente con un rotor cilíndrico metálico conectado a tierra, que mantendrá una diferencia de voltaje del orden de kilovoltios con un electrodo ionizante. Este electrodo generará una zona de iones, los cuales cargarán a los minerales que luego serán descargados en el rotor. Los minerales son separados, debido a su conductividad eléctrica, en zonas llamadas conductora, mediana y no conductora. Se empezó construyendo un separador eléctrico de rotor con alto voltaje, se analizó las variables que influyen en la separación como la velocidad angular, la posición del electrodo ionizante y la posición del alimentador de mineral o tolva. A más velocidad angular, mayor cantidad de material se depositaba en la zona conductora. Adicionalmente, se observó que el tamaño de partículas aumentaba en la zona no conductora, mediana y conductora crecientemente, reportándose los valores de: (84,6 ± 22,2) 𝜇𝑚, (159,4 ± 27,6) 𝜇𝑚 y (218,2 ± 36,4) 𝜇𝑚 respectivamente. El separador funcionó correctamente ya que separó arena gruesa, mostrando mayor concentración de minerales de Rutilo, Ilmenita, Magnetita en la zona conductora, mientras que concentró Kaolinita y Actinolita en la zona no conductora. Posteriormente se trabajó con un separador eléctrico comercial CARPCO. Antes de trabajar con los minerales de tierras raras de un yacimiento de Cusco, se analizó cómo influyen las variables como velocidad angular, la diferencia de voltaje y la velocidad de vibración del alimentador. Adicionalmente, se realizó un análisis ICP para saber la concentración en ppm de elementos de tierras raras en las muestras, mostrando así que el mineral R-032 era el que tenía mayor concentración que los demás. Por otro lado se midió la resistencia eléctrica de la muestra R-053 a diferentes tamaños de partículas, donde se obtuvo que en un tamaño de <75,150> µm, la resistencia eléctrica de la zona conductora era 1,58 GΩ, mientras que en la zona no conductora fue de 3,67 GΩ. Por otro lado cuando se trabajó en un tamaño de <150,250> µm, las resistencias fueron de 1,61 GΩ y 4,25 GΩ en las zonas conductora y no conductora respectivamente. Esto fue necesario para saber si la separación era ongruente. Finalmente se trabajó con el mineral R-032. Se realizó un estudio de microscopía electrónica de barrido (SEM) a la muestra, encontrándose que los minerales de tierras raras (Monacita-La, Monacita-Ce) estaban asociados al Feldespato-K ortoclasa. Adicionalmente, se separó eléctricamente a diferentes tamaños concentrando Feldespato-K Ortoclasa y Dolomita en la zona no conductora, y Hematita en la zona conductora. Por lo tanto el separador eléctrico tuvo éxito al concentrar minerales de tierras raras (Monacita) en la zona no conductora asociado al Feldespato-K Ortoclasa.