Casi todos los aceros de la aleación conteniendo tungsteno se hacen en el horno eléctrico donde el tungsteno es usado en la metalurgia del acero en forma de ferro-tungsteno. El Ferro-tungsteno se funde entre 3500 y 3700 oF, mientras tungsteno polvo se funde entre 6000 y 6200 oF. Ni uno ni otro realmente se derretirá en un horno que hace acero, pero la ferro-aleación por su temperatura de fusión inferior es más fácilmente disuelto en el acero derretido. Tiene una gravedad especifica inferior que polvo de tungsteno y se sedimenta de modo más lento a través de la fundición para dar una distribución más uniforme.
El tungsteno es definitivamente un metal del siglo XXI. Antes de 1900 se quedó casi sin nada de uso comercial, aunque fue una parte importante pero insospechada del acero de Damasco. El tungsteno fue primero identificado en 1847 en Bohemia y el metal fue aislado en España en 1783. El acero de aleación de tungsteno fue más tarde descubierto ser vastamente superior para cortar metal a gran velocidad y fue una sensación en la exposición de París en 1900. Las herramientas cortantes de las que se hizo podían ser usado en las altas temperaturas que arruinarían cualquier acero al carbono.
Usos del Tungsteno
El tungsteno puede ser calentado a temperaturas superiores sin ablandarse como cualquier otra sustancia excepto carbón porque su punto de fusión – acerca de 3410 oC, lo cual es lo más alto de todos los metales. El tungsteno es indispensable como el alambre del filamento en lámparas incandescentes pero su consumo para este propósito es pequeño, solamente 1 a 2 por ciento de la producción anual. Una libra de tungsteno llevado a un alambre de 0.0022 de diámetro proveen 6.2 millas de alambre o filamento para 14,400 bombillas de 60 watts.
El tungsteno tiene la resistencia a la tracción más alta de cualquier metal conocido – hasta 600,000 libras por la pulgada cuadrada. En las temperaturas comunes no es afectado por ácidos incluyendo Agua Regia y es soluble sólo en una mezcla de ácidos fluorhídricos y nítricos.
Una parte del tungsteno reducido a su forma metálica es usada en hacer carburos cementados. El polvo de tungsteno de alta pureza está combinado con carbón en alta temperatura en una atmósfera inerte. El carburo resultante es chancado y mezclado con polvo de cobalto que actúa como un agente cementante cuando el material es sinterizado. El resultado es un acero al carburo tungsteno fijado con cemento, la más dura sustancia artificial conocida. Los carburos cementados son usados en brocas de perforación, dados, y muchos tipos de herramientas cortantes como herramientas de punto, herramientas de labrado, cortadores de molinos, etc.
Minerales de Tungsteno
Los principales minerales se muestran en la siguiente tabla:
Las leyes, análisis, y la comercialización de mineral de tungsteno se basan en el contenido de trióxido de tungsteno (WO3) y no en el contenido de metal. Scheelita, el mineral principal, por ejemplo, cuando es puro reporta, 80.6 % WO3, y la volframita, 67.3 %WO3.
Los depósitos son usualmente placeres o venas; Menos comúnmente ocurre en pegmatitas y en zonas del metamórficas de contacto. Los minerales de la ganga son cuarzo, fluorita, casiterita, turmalina, granate, mica y sulfuros. La roca principal es comúnmente granito, menos frecuentemente cuarcita, caliza y rocas metamórficas.
Geología del tungsteno
La Scheelita, el mineral principal de tungsteno tiene una densidad de aproximadamente 6.0 (ligeramente más pesado que sulfuros de hierro) y es lo suficientemente suave para estar rascado con un cuchillo. Es amarillo parduzco usualmente color cuero o pálido y tiene un lustre que estrechamente se parece a una cierta cantidad de los minerales poco metálicos comunes tal como la calcita, feldespato, y cuarzo. La calcita es ligeramente más suave y hierve de ácido clorhídrico mientras el cuarzo y el feldespato son más ligeros y más duros. La Scheelita también puede ser pura y es un mineral pesado teniendo una densidad de 4.3-4.6.
Una buena prueba de campo es colocar una pequeña cantidad de ácido clorhídrico en el mineral y rasparlo por 15 segundos con la hoja limpia de un cuchillo. Si es scheelita, el corte se pone gris, y si la hoja del cuchillo es limpiada solo con papel blanco, una mancha azul aparece. El corte azul se oscurece en pocos minutos y en una hora desaparece.
La mejor prueba que distingue para scheelita es por medio de una luz que emite luz ultravioleta. La Scheelita es fluorescente con un azul brillante algo blanco y es fácilmente distinguido por este medio. Ocasionalmente otros minerales pueden ser encontrados y dar una fluorescencia exactamente igual como scheelita, por lo que la presencia de tungsteno siempre debería verificarse por análisis químico. La luz es sin embargo, una herramienta importante en prospección de tungsteno, y estimación de leyes. Es extensamente usado con este propósito y grandemente ha auxiliado en el descubrimiento y desarrollo de muchos depósitos importantes.
La wolframita y la ferberita, los tungstatos de hierro, tienen un lustre metálico pardo rojizo a negro y una raya pardo rojizo oscura. La wolframita es muy difícil para identificar positivamente en el campo como estrechamente se parece a otros minerales pesados, negros, algo semejante como hematites especular, magnetita, ilmenite, etc. Es no magnético, o es sólo ligeramente magnético si hay magnetita mezclada en el mineral. El mineral puro fácilmente se funde bajo el soplete y produce un producto que es magnético. No es fluorescente bajo la luz. El lavado en plato es un buen método de detectar ambos scheelita y la wolframita como ambos aparecen en la zona pesada.
Una prueba m química simple para cualquier mineral de tungsteno es moler hasta un polvo fino y calentar con ácido clorhídrico concentrado por 15 minutos. Si el tungsteno está presente, la solución se vuelve amarillo nuboso y se tornará azul si un pedazo de aluminio, zinc, soldadura, o el estaño se agrega. El residuo amarillo es soluble en amoníaco.
Especificación de Minerales de Tungsteno
Todos los minerales de tungsteno requieren concentración para producir un producto comercial. Generalmente el contenido de WO3 es menos de 1% y los minerales con más de 3% son de alta ley. La siguiente es una especificación referencial de concentrados de tungsteno.
Los productos de bajo grado, como concentrados de flotación, son a menudo comercializados para tratamiento por la manera química. En este caso, las impurezas son separadas o removidas químicamente y el tungsteno disuelto formar a scheelita, CaWO4, lo cual luego es comercializable de conformidad con las especificaciones para scheelita con la especificación de que no más del 10 % pasará por un tamiz de 35 mallas Tyler. Esto usualmente significa sinterización o fusión para minimizar el porcentaje de finos.
Tratamiento de Minerales de Tungsteno
Los minerales de tungsteno son generalmente muy friables o quebradizos y por eso se debe tener precaución en la molienda para minimizar la producción de finos. “Recuperar el mineral tan pronto como se encuentre libre,” tiene mucha importancia puesto que todos los minerales de tungsteno son quebradizos y pesados, y definitivamente estarán sobre molidos en sistemas circuitos cerrados convencionales de molienda. Es por esta razón que el chancado, clasificación, y la concentración gravitacional están incorporados en la concentración de minerales de tungsteno.
Los métodos generalmente usados para el tratamiento de minerales de tungsteno o sus productos pueden ser clasificados como sigue:
Concentración Gravimétrica
Los minerales de tungsteno por su gravedad específica alta son muy adecuados para la concentración gravimétrica y éste es el método más importante empleado en la industria. El uso de Jig y mesas es muy común en muchos de los diagramas de flujo operativos de la planta. Para una mesa gravimétrica, la clasificación hidráulica es esencial, más el uso de zarandas para fracción gruesa y fina, más el retratamiento de los medios de la mesa.
La dificultad principal con todos los sistemas gravimétricos es pérdida de tungsteno en tamaños finos. Esto ha sido minimizado para un grado grande por la etapa cuidadosa chancado y clasificación en zaranda, y por el uso de Jigs en el circuito de molienda. Una cantidad importante de tungsteno fino se pierde en los finos de las mesas. Algunas plantas a menudo para guardar un poco de tungsteno de los finos, pero se requiere considerable atención operativa y limpieza para tener una recuperación adicional.
Circuitos de Tungsteno con Jigs
Uno de los usos más grandes y más importantes de los Jigs ha estado en circuitos de gravimetría de tungsteno. Esta Jig es una unidad altamente eficiente que funciona bien con un alimento sin clasificar y es capaz de hacer un concentrado alto de grado. El molino de bolas o de barras descarga sobre una zaranda, y la fracción pasante puede ser tratada sin más preparación o sobre-dilución.
En una operación de tungsteno eso fue muy efectivo usar en el proceso un Jig para finos en lugar de uno para gruesos, lo cual simplificó el flowsheet de la planta y mejoró recuperación de tungsteno que fue primordialmente wolframita.
En el diagrama de flujo, el Jig trata un alimento menos ¼» y fue equipado con sistema de descarga central para remover el tungsteno grueso concentrado como un extra además de los finos que pasaban a través de la cama del Jig. Cerca del 60% de la producción total concentrados de tungsteno fue recuperada en un producto comercializable y como consecuencia, la molienda excesiva y las pérdidas en los relaves estuvieron muy por debajo de los resultados anteriores de la planta.
Aun con minerales conteniendo una cantidad apreciable de sulfuros pesados es aconsejable usar un Jig en el circuito de molienda para la recuperación de tungsteno. En tales casos, sin embargo, los concentrados resultantes requerirán de más tratamiento para remover los sulfuros del concentrado y mejorar el producto para estar dentro de las especificaciones de mercado. Esto es en particular importante en minerales que son erráticos y con minerales sobre los de tungsteno como manchas por lo que es importante removerlas lo más pronto posible para tener una operación uniforme y la máxima recuperación en el resto de circuito de molienda.
Los jig como unidades selectivas son un estándar en la concentración de tungsteno. Su habilidad para tomar un alimento sin clasificar de un molino de barras o de bolas y recuperar los minerales gruesos y finos han solucionado muchos problemas difíciles de molienda.
Pruebas de Laboratorio
En pruebas discontinuas de laboratorio es difícil, sino imposible, de repetir los resultados en un circuito cerrado molienda y las condiciones de clasificación como ocurre en la operación del molino. Es usualmente posible en el laboratorio demostrar buena recuperación por métodos convencionales gravimétricos. Raramente los resultados del laboratorio pueden repetir fielmente los de la práctica real donde los minerales de tungsteno están a menudo sobre-molidos excesivamente antes de llegar al clasificador y alcanzar las mesas gravimétricas.
Por ejemplo, una de las operaciones grandes de molibdeno conteniendo una cantidad pequeña de tungsteno en su mineral muele en circuito cerrado con un Clasificador cuyo rebose es -20 mallas y tiene un porcentaje de sólidos de 50%. El mineral de tungsteno, la wolframita, recuperado en el subsiguiente tratamiento a través de una planta de subproductos por gravimetría está todo a un tamaño -100 mallas. Esto claramente ilustra que el tungsteno más pesado no está presente en el rebose del clasificador hasta que se reduzca a los tamaños más finos que la ganga. El Jig ofrece una manera de hacer esto sin alterar la densidad de pulpa del circuito de molienda.
La prueba del laboratorio en un mineral con wolframita de alto grado y conteniendo un poco de scheelita se muestra para demostrar la primera calidad y la recuperación obtenida por un Jig. En este caso el mineral estaba chancado para – ¼ » y se alimentó a un Jig con sistema de descarga para remover el concentrado grueso acumulándose en la cama del Jig.
Una recuperación adicional puede tenerse al moler el relave del Jig en un molino de barras que está en circuito cerrado con zaranda de 28 mallas, y la fracción pasante se trata en una mesa.
Un mineral de scheelita con ganga silicosa conteniendo granate pero no sulfuros arrojo el siguiente resultado a una alimentación de tamaño de 10 mallas.
El examen del concentrado de scheelita Jig indico la presencia de minerales de 10 mallas hasta 200 mallas y un poco de granate. Este mineral de impureza tiene alta gravedad específica y la mejora de calidad del concentrado se realizó por la separación magnética a una alta densidad de corriente para cumplir con los requerimientos de comercialización de al menos 60% de WO3.
Concentrador Buckman
Para la recuperación de rango fino de tamaño de minerales por gravimetría, el concentrador Buckman fue desarrollado mucho tiempo atrás y hoy un concentrador centrifugo es una buena alternativa para recuperar tungsteno. Una operación de tungsteno estaba perdiendo una cantidad apreciable de wolframita en la fracción -270 mallas
Al tratar con esta fracción sobre el concentrador recupero 49.6% del tungsteno anteriormente perdido en la fracción fina de los relaves de una mesa. De los finos de tungsteno alimentados, el 67.7% estaba mayor a 9 micrones de manera que una recuperación de aproximadamente 70% en la fracción menos 270 mallas y mayor a 1500 mallas (cerca de 10 micrones) fue reportado.
El desarrollo de las concentradoras ha estado en constante desarrollo largos años. Las pruebas extensivas en el pasado permitieron que fuse usado exitosamente el concentrador Buckman para recuperar estaño y el tungsteno.
El control preciso de reactivo se hace posible con alimentadores adecuados. Los ácidos grasos o los jabones de ácido graso como ácido oleico o el oleate sódico con agentes dispersantes alcalinos comunes destinados para la flotación de la scheelita.
Generalmente el concentrador Buckman sirvió para recuperar minerales en un rango de tamaño de -150 hasta 1000 mallas. El material más grueso limita la eficiencia y la capacidad de la unidad. En la práctica reciente, la clasificación cuidadosa de los finos mejoro la eficiencia del concentrador. El diagrama de flujo mostrado fue usado para una alimentación de 500 mallas y procesando las dos fracciones separadamente. Esto variaba según las características físicas del mineral que estaba siendo tratado.
El lavado de las mesas gravimétricas para tungsteno generalmente contiene la masa del tungsteno liberado que se pierde en el relave. Este producto de lavado o después de espesarse de aproximadamente 7% hasta 15-17% de solidos es ideal para su retratamiento en el concentrador Buckman y fácilmente se obtenía un producto de 20% de WO3.
Flotación de Tungsteno
La flotación tiene una aplicación muy importante en tratar con los minerales de tungsteno más complicados, en particular esos conteniendo sulfuros. Muchos de los minerales de tungsteno contienen pirita, arsenopyrite, molibdeno, bismuto, cobre, plomo, y minerales de zinc que contaminarían concentrados gravimétricos de tungsteno. Es, por consiguiente, de suma importancia remover estos sulfuros del concentrado gravimétrico o antes del circuito gravimétrico. Esto, sin embargo, imposibilita el tratamiento gravimétrico y necesita moler el mineral a un tamaño para flotación para la remoción efectiva de los sulfuros. Esto reduce el tamaño del mineral de tungsteno por lo que es importante un buen equipo de concentración gravimétrico después de que los sulfuros han sido removidos por flotación.
Además de quitar sulfuros, la flotación puede usarse en la recuperación de los minerales muy finos de tungsteno. En algunos casos ha sido encontrado ventajoso simplificar el flowsheet y se considere la recuperación de tungsteno por flotación y se recurra al tratamiento químico para mejorar la calidad del concentrado y también se remuevan las impurezas para tener productos comerciales.
En muchas operaciones de concentración gravimétrica de tungsteno conteniendo un poco de sulfuros, los concentrados deben tratarse para eliminar los sulfuros. Esto puede hacerse por tostación, concentración magnética, y mesa gravimétrica para la remoción, de óxidos de hierro, pero es preferible tratar los concentrados en un circuito de flotación en una forma continua. Cuando los concentrados gruesos de un Jig contienen sulfuros, hay que chancar el producto o molerlo en un molino de barras hasta el tamaño de flotación adecuado. El tratamiento del concentrado de tungsteno en una Celda Unitaria ha sido muy efectivo para la remoción de sulfuros. La celda en este caso, es arreglada para la circulación continua de la pulpa dentro de la máquina y al mismo tiempo, un producto de sulfuros con muy poco tungsteno. Los relaves de la celda pasan por separación solido/liquido, son secados, y puestos en sacos como los concentrados alto grado de tungsteno de grado o enviados a tratamiento químico en caso que existan impurezas poco flotables como fósforo que puedan estar presentes.
La Scheelita es el más fácil de los minerales de tungsteno para recuperar por flotación. Los ácidos grasos o jabones de un ácido graso, como ácido oleico u oleate sódico con un agente dispersante alcalino como silicato sódico, carbonato sódico o soda cáustica, es de los reactivos comunes que sirven para la scheelita. Un jabón neutro de origen vegetal también ha sido usado muy eficazmente como un promotor para la scheelita.
El agua blanda es deseable y ayuda en mejorar selectividad y costos de reactivo a un mínimo. La Apatita, si presente, flotará y contaminará el concentrado de scheelita con fósforo. Esta impureza puede ser eficazmente deprimida por el uso de ya sea ácidos orgánicos o inorgánicos tal como fórmico, clorhídrico, sulfúrico, o sulfuroso. Sólo un poco de ácido para hacer una pulpa neutral o ligeramente ácida es necesario, y puede ser añadido a la flotación primaria o de limpieza. La calcita ha sido eficazmente deprimida con quebracho, un producto del ácido tánico.
La wolframita, hubnerita, y ferberita toda pueden ser flotados, pero no tan fácilmente como la scheelita. Los mismos reactivos son usados. Los bicromatos acidificados son realmente efectivos en dar separaciones limpias en ferberita con depresión de fluorita y apatita. Los concentrados mixtos de scheelita y la wolframita fácilmente pueden ser separados por flotación debido a la mayor flotabilidad de la scheelita.
Los concentrados de tungsteno, de mediano o bajo grado, pueden ser dispersados con almidón cáustico y pasados por una mesa para mejorar la calidad del producto. El relave de la mesa conteniendo algo de tungsteno puede ser químicamente tratada para extraer el tungsteno que se fue precipitado del licor como scheelita sintética, CaWO4.
Las pérdidas en lamas de tungsteno en muchos circuitos gravimétricos son de 20 a 30%, con precios corrientes y siendo un metal importante para aleaciones, es importante considerar la flotación.
Separación Magnética
El granate y la epidota están usualmente presentes en los depósitos de metamorfismo de contacto junto con tungsteno. Estos minerales contaminan concentrados gravimétricos de tungsteno y son usualmente removidos de los concentrados separación magnética a alta intensidad. La Magnetita y la ilmenita también pueden estar presentes y pueden ser removidos en una manera similar. Separadores magnéticos de tipo faja ha resultado ser muy buenos en el tratamiento de tungsteno.
Las pequeñas cantidades de pirita que pudieran estar presentes en concentrado de tungsteno, pueden hacerse magnéticos por tostación superficial. Hay sólo que alterar la superficie de la pirita para hacerla magnética. Esto es deseable con concentrados gruesos donde no se puede moler y flotar para quitar las partículas de pirita, asumiendo que están libres de los minerales de tungsteno.
Diagramas de Flujo para Tungsteno
Cuesta mucho seleccionar un diagrama de flujo para de tungsteno que sea típico de cualquier deposito ya que hay variaciones en los minerales y los métodos de tratamiento. Para asegurar selección correcta para una planta nueva es importante obtener una muestra representativa y realizar una investigación completa de laboratorio por los métodos de gravimetría y flotación. Esto establecerá a qué la malla los minerales de tungsteno se liberan y hasta que punto los métodos gravimétricos pueden usarse para recuperar el mineral grueso antes de que se formen lamas. Las impurezas son también estudiadas e influenciarán en la flotación, separación magnética y métodos químicos tendrán que serán utilizados.
Algunos diagramas de flujo comunes se muestran para indicar las variaciones posibles y hasta que punto los productores principales de tungsteno han puesto sus esfuerzos para obtener la máxima ganancia económica de este metal a partir de sus minerales.
Este diagrama de flujo es para tratar 100 t/d de un mineral que contiene ferberita y scheelita. Los minerales sulfurados son la pirita, galena, sphalerite, calcopirita y molibdeno en cantidades menores. Del tungsteno total recuperado, 87 % es obtenido por Jigs. El tostado y la separación magnética son utilizadas para incrementar el grado los concentrados finales de tungsteno que analizan 66 a 70% de WO3. Normalmente un Jig simple no es recomendada para un producto clasificado como los relaves de flotación.
Este diagrama de flujo es de una operación que recupera ferberita por un todo circuito gravimetrico haciendo una recuperación de 80%. El Jig procesa la fracción pasante del trommel y produce un concentrado de 60% de WO3. Los concentrados gravimétricos son tratados en caliente y lixiviados para quitar fósforo. Cuando los sulfuros están presentes una Celda Unitaria es usada para limpiar el concentrado.
Este diagrama de flujo gravimétrico es aplicable para muchos minerales con scheelita donde chancado y molienda debe ser al menos 10 mallas para liberar el mineral de tungsteno. Una planta 50 t/d recupero 94 % del tungsteno con una molienda a 22 mallas y produciendo un concentrado de 60% de WO3 a partir de una ley inicial de 2% WO3.
Este es un diagrama de flujo típico para un mineral de tungsteno conteniendo poco o ninguno de sulfuros. Un Jig para gruesos y un Jig para finos son usadas porque una parte de la scheelita está libre y una cierta cantidad no está libre en los tamaños gruesos. El chancado del concentrado grueso del Jig se combina con el fino para luego llevarlos a limpieza. La mesa gravimétrica y la flotación recuperan un porcentaje alto del tungsteno no recuperado por los Jigs.
Recuperación de Tungsteno por Gravimetría y Bismuto por Flotación
Este diagrama de flujo es para una planta de 200 t/d que trata un mineral complejo con 0.5% de WO3. La planta incluye Jigs y celdas de flotación para recuperar tungsteno y bismuto, respectivamente.
Recuperación de Tungsteno de Lamas
Esta planta en Suecia recuperó 45 % del tungsteno que se perdió inicialmente. Se incluyó un concentrador específicamente seleccionado para finos de scheelita presentes en lamas.
Recuperacion de tungsten por Flotacion y Lixiviacion
Esta operación recupera oro y sulfuros en un concentrado gravimétrico de scheelita por lixiviación y flotación. Hasta 65 % del tungsteno recuperado es obtenido por el Jig obteniendo un producto con 72-73% de WO3.
Este diagrama de flujo está adaptado para la concentración de mineral de tungsteno en tonelajes pequeños. El Jig juega un papel importante debido a su habilidad para tratar un alimento sin clasificar, con recuperación altas en los tamaños gruesos y la recuperación de minerales finos de tungsteno. Un producto selectivo de alto grado es obtenido con una mínima humedad.
Flotación de Tungsteno
Este diagrama de flujo es para una planta de 150 t/d de un mineral conteniendo scheelita. El alimento a flotación es menos 65 mallas; Los reactivos destinados para flotación son carbonato sódico, silicato sódico, ácido oleico, y reactivo 708. La recuperación global de tungsteno es 92%. Los concentrados de flotación son sometidos a un tratamiento químico.
Éste es un diagrama de flujo típico para un mineral de tungsteno conteniendo una cantidad importante de oro asociado con sulfuros. El Jig recupera un producto alto grado de oro y tungsteno el cual amalgamado y limpiado en una Celda Unitaria en un proceso batch para la remoción de oro y de sulfuros. «Las celdas de flotación mecánicas recuperan el oro residual. Las mesas y un concentrador para finos recuperan el tungsteno fino no recuperado por el Jig.
Flotación de Ferberita
Esta antigua planta proceso un mineral conteniendo principalmente ferberita. Tiene chancado por etapas al igual que concentración gravimétrica en etapas. Los concentrados analizados reportaban de 51 a 71% de WO3. El concentrado baja ley de ferberita fue enviado para una planta química para la extracción de tungsteno.
En este caso la scheelita se recupera por flotación. El concentrado resultante es tratado en mesas para tener un producto de alto grado. Los relaves de la mesa conteniendo lamas con tungsteno, fósforo, espato flúor, granate, y molibdeno es químicamente tratado para producir una scheelita sintética, CaWO4. En la sección de flotación el cobre es flotado como un sulfuro antes de la sección de flotación de scheelita El mineral se muele a 100% menos 65 mallas.
Concentración con Jigs y Mesas
En este diagrama de flujo de una planta sudafricana de tungsteno el Jig recupera una cantidad importante de tungsteno en un concentrado alto grado de WO3. Esta planta trata 110 t/d y la recuperación total del WO3 es de 90%. El bismuto se remueve del concentrado con ácido nítrico.
Diagrama de flujo de una planta que procesa un mineral con ferberita. Se usa un concentrador para finos que recibe un alimento de 200 t/d con un tamaño -75 + 15 micras. Cerca del 70-72% del WO3 se recupera por el concentrador para finos.