Minería y Geología

Geological and economic criteria on the existence of scandium in the lateritic deposits of Moa, Cuba

Análisis de ICP-MS han revelado la existencia de escandio en las menas lateríticas de níquel y cobalto de la región de Moa (Cuba). En el presente artículo se revisa la información disponible sobre este elemento y se ofrecen criterios geológicos y económicos sobre los contenidos de escandio en las menas de los yacimientos lateríticos Camarioca Este, Yagrumaje Norte y Yagrumaje Sur y en las colas de las plantas metalúrgicas de la región. La distribución de la mineralización de escandio en el perfil laterítico predomina en el horizonte limonítico, donde aparecen goethita, gibbsita y hematita. Los valores de los contenidos medios de escandio reportados evidencian potencialidad económica para el desarrollo de proyectos de exploración geológica que consideren la extracción del metal como subproducto de la producción de níquel y cobalto en la región de Moa, utilizando la tecnología de lixiviación ácida a presión.

ICP-MS analyses have revealed the existence of scandium in the lateritic nickel and cobalt ores of the Moa region (Cuba). This article reviews the available information about this element and geological and economic criteria are offered about the contents of scandium in the ores of Camarioca East, Yagrumaje North and Yagrumaje South lateritic deposits and in the tailings of the metallurgical plants of the region. The distribution of scandium mineralization in the lateritic profile predominates in the limonitic horizon, where goethite, gibbsite and hematite appear. The reported values of the average contents of scandium show economic potential for developing geological exploration projects that consider the extraction of metal as a byproduct of nickel and cobalt production in Moa, using acid leaching technology under pressure.

Contour blasting design by heavy weight detonating cord for tunnels digging

Este artículo expone nuevos criterios para el diseño de voladuras de contorno con cargas desacopladas para la excavación de túneles en rocas seudoplásticas. Teóricamente, estos criterios están soportados en la modelación del campo de tensiones y deformaciones que se produce en un medio rocoso, alrededor de los barrenos de contorno, al detonar un cordón de alto gramaje. Resultados de otros investigadores con los criterios preexistentes se compararon con estudios experimentales usando los criterios expuestos en el presente trabajo y se comprueba que estos permiten ajustar más rápidamente los patrones y, en general, obtener mejores indicadores de los trabajos de perforación y voladura en la excavación de túneles.

This article presents new criteria for the design of contour blasting with decoupled loads for digging tunnels in pseudoplastic rocks. Theoretically, these criteria are based on the modeling of the tension field and deformations that occurs in a rocky environment, around the boreholes, when detonating a heavy-weight cord. By using these criteria, experimental results from other researchers were compared with pre-existing criteria and it was verified that they allow adjusting the patterns more quickly and, in general, obtaining better indicators of the drilling and blasting work in the tunnels digging.

Physical and chemical characterization of residual sludge from El Cacao quarry: proposal for industrial use

A fin de proponer posibles destinos para los lodos de la planta procesadora de áridos El Cacao, muestras tomadas en la descarga de la conductora hacia la laguna de sedimentación se caracterizaron en cuanto a composición química, granulometría, reactividad, densidad, peso volumétrico y humedad. Se encontró que el principal constituyente de estos lodos es el óxido de calcio, lo que, unido a un diámetro medio de partículas de 0,037 mm y a una reactividad superior al 95 %, los hacen perspectivos para ser usados como materia prima en la elaboración de cal, como neutralizante en la industria del níquel y como materia prima de diversas aplicaciones en la industria de la construcción. Ello contribuye, además, a mitigar el impacto negativo que el vertimiento de este residual provoca sobre el medio ambiente.

Samples taken at the discharge of the conductive line to the sedimentation lagoon were characterized in terms of chemical composition, grading, reactivity, density, volumetric weight and humidity in order to propose possible destinations for sludge from "El Cacao" aggregate processing plant. It was determined that oxide calcium is the main constituent of these sludges; which make them perspective to be used as a raw material in the manufacture of lime with a particle diameter of 0.037 mm and a reactivity higher than 95%, as a neutralizer in the nickel industry and as a raw material for several applications in the construction industry, which would also contribute to mitigate the negative impact dumping this waste causes on the environment.

Precipitation of nickel in a flow piston tubular reactor

El objetivo de la investigación fue determinar la influencia de los principales parámetros (presión, temperatura y concentración de reactivo) en la recuperación del níquel presente en el licor residual del proceso de sedimentación del carbonato de níquel. Este elemento es recuperado aplicando el proceso de precipitación en un reactor tubular flujo pistón a escala de banco, con vista a la disminución de agente precipitante (hidrógenosulfuro de amonio) y a la obtención de la máxima recuperación de níquel en forma de sulfuro. Para la experimentación se empleó el método factorial completo a dos niveles y se obtuvo la ecuación estadística que caracteriza el proceso, mostrando la influencia de las variables independientes, en orden descendente: presión, temperatura y concentración de reactivo. El níquel se recupera en más del 97 %, disminuyendo la carga contaminante al medio ambiente y los cálculos realizados muestran que el tratamiento experimental es técnicamente viable y económicamente factible.

This research was carried out with the objective of determining the influence of the main parameters (pressure, temperature and reagent concentration) on the recovery of the nickel present in the residual liquor from the nickel carbonate sedimentation process. This element is recovered by applying the precipitation process in a tubular piston flow reactor at bench scale, with a view to the decrease the precipitating agent (ammonium hydrogen sulfide) and to obtain the maximum recovery of nickel in form of sulfide. For the experimentation, the full factorial method at two levels was used and the obtained statistical equation, that characterized the process, shows the influence of the independent variables, in descending order pressure, temperature and reagent concentration. Nickel is recovered over 97 %, reducing the pollutant load to the environment. Calculations show that experimental treatment is technically viable and economically feasible.

Specific aeration speed in the leaching of the Caron process: results on an industrial scale

Se llevó a cabo un trabajo experimental a escala de Unidad Demostrativa de Producción en la Planta de Lixiviación de Punta Gorda, con el principal objetivo de analizar las tendencias de los lixiviados de Ni y de Co y sus correspondientes incrementos con el aumento de la velocidad específica de aireación (nuevo parámetro Qa). Para las condiciones experimentales, se estableció una metodología de implementación operacional del parámetro Qa en m3/(t.min); las tendencias gráficas de los lixiviados y sus incrementos mostraron que estos disminuyen al aumentar Qa. Los resultados de los coeficientes de correlación par de los lixiviados de Ni y de Co demuestran que ambos aumentan al incrementar los valores de la proporción de concentraciones -R (NH3/CO2)-, el número de mineral y la concentración de NH3, mientras que disminuyen con el aumento de Qa y con la razón de flujos de masa -R(L/S)- en los tanques de contacto del mineral reducido con el licor.

The major objective of this study is to analyze the leachate trends of nickel (Ni) and cobalt (Co) with their increase when the specific speed of aeration increases (new parameter Qa). An experimental work was carried out on a scale of a Production demonstration Unit at Punta Gorda Leaching Plant. For the experimental conditions, an operational implementation methodology of the Qa parameter is established in m³ / (t.min); the graphical trends of the leachates and their increases decrease when increasing Qa. The results of the even correlation coefficients of leachate levels of Ni and Copper show that both increase when the proportion of the -R (NH3 / CO2) values also increase the mineral number and the NH3 concentration, while decreasing when the mass flows -R (L / S) and the Qa increase in the contact tanks of the reduced ore with the liquor.

Cause of failure of a 316 stainless steel pipe elbow in a cooling circuit of a reactor

El artículo aborda un estudio para determinar la causa de agrietamiento y la posterior rotura de un accesorio fabricado de acero inoxidable 316 en el circuito de enfriamiento de un reactor. Para ello, se le aplicaron varias técnicas de caracterización, como espectrometría de emisión óptica, microscopia óptica y microscopía electrónica de barrido, incluyendo microanálisis con zonda EDAX. Se concluyó que la causa raíz de falla se vincula a un mecanismo mixto de deterioro por sensibilización a la corrosión intercristalina, corrosión bajo tensión y fatiga mecánica.

This research deals with a study to determine the cause of cracking and later broke of an accessory made of stainless 316 steel in the cooling circuit of a reactor. Several characterization techniques were applied such as: optical emission spectrometry, sweep optical and electronic microscopy, including microanalysis with EDAX. It was concluded that the main cause of the failure are related to a mixing deterioration mechanism by intercrystalline corrosion sensitive, mechanic fatigue and stress corrosion cracking.

Microstructural transformations in a nodular foundation subject to austenic electrode welding process

Se experimentó con la unión soldada obtenida por soldadura con diferentes tipos de electrodos en una fundición nodular a fin de establecer las transformaciones de fase que surgen en las diferentes zonas. Fueron preparadas muestras con espesor de 12 mm, con bordes en V a 60(0). La unión se realizó con tres pasadas con cada uno de los electrodos. Se encontró que con el electrodo E 316 L-16 existe la tendencia a la fisuración en la zona fundida y en la interfase con la formación de la martensita y la austenita. En el depósito con el electrodo UTP 65 se garantiza una junta con mejor continuidad metalúrgica en las tres zonas con los tres pases de soldadura, mediante la formación de la ferrita dendrítica y la austenita.

The welded joint obtained with two electrodes (E 316 L-16 and UTP 65) was experimented in a nodular cast iron in order to establish the phase transformations that arise in the different zones. Samples were prepared with 12 mm of thickness and V shaped edges to 60°. For each electrode, joints were made with three welding passes. It was noticed that there is a tendency to cracking in the molten zone and at the interface with the formation of martensite and austenite when using the E 316 L - 16 electrodes; on the other hand, the deposit obtained with the UTP 65 electrode guarantees a better metallurgical continuity joint in the three zones by the dendritic ferrite and the austenite formation.

Adhesive wear performance of a low alloy gray iron, with aluminum and silicon addition

La fabricación de piezas de repuesto usando los materiales más competitivos y más ecológicos, comparados con los tradicionales, es una tendencia mundial emergente. Una variante económica es la mejora de algunos materiales tradicionales. El objetivo de este trabajo fue influir en el comportamiento de la resistencia al desgaste adhesivo de un hierro fundido bajo aleado, al que se le adiciona aluminio como elemento aleante en cantidad de entre 1 % y 4 % y manteniendo el porcentaje de silicio en los límites de 3,0 % y 3,6 %. Los resultados mostraron la obtención de aleaciones con comportamientos muy similares a la del bronce al estaño en la fabricación de cojinetes planos. Dos aleaciones, la b4 y b5, cumplen con las exigencias, distinguiéndose la b5 con una mejor relación de intensidad de desgaste y con una concentración de 3,74 % de Al y 2,93 % de Si.

Manufacturing spare parts by using the most competitive and a greener material, compared with the traditional, is an emerging global trend. Improving some traditional materials is an economic way. The objective of this work is to influence the performance of the adhesive wear resistance of a low alloy cast iron, to which aluminum is added as an alloying element in an amount between 1% and 4% and maintaining the percentage of silicon in limits of 3.0 % and 3.6 %. The results show the obtaining of alloys with very similar performance to that of tin bronze in manufacturing of flat bearings. Alloys b4 and b5 meet the requirements, standing out b5 with a better wear intensity ratio and a concentration of 3.74% of Al and 2.93% of Si.

Microstructure and solidification of manganese steel obtained by casting process

Se estudió el comportamiento de la solidificación de un acero al manganeso obtenido por fundición, usando para la simulación el método de los elementos finitos (MEF); se consideró una temperatura de vertido en un rango desde 1 445 ºC hasta 1 550 ºC. En este proceso se tuvo en cuenta la sección de la pieza y el molde, con tiempo de solidificación de dos y seis horas. Se pudo establecer que donde último ocurre la solidificación es en la mazarota, lo cual permite obtener piezas con el mínimo de defectos. La caracterización microestructural de las muestras mostró una composición fundamentalmente de austenita dendrítica, austenita y martensita. Este proceso bajo las condiciones aquí experimentadas asegura la obtención de piezas con escasos defectos.

The solidification performance of a manganese steel (SAE 1551) obtained by casting was studied, by using the finite elements method (FEM) for the simulation; a pouring temperature was considered in a range from 1 445 to 1 550 °C. We took into account the molding and section of the piece, with 2 and 6 hours of solidification. It was possible to establish that the sprue runner is where solidification occurs last, which allows obtaining pieces with a minimum defects. The microstructural characterization of the samples showed a composition mainly of dendritic austenite, martensite and austenite. Under these conditions, this process ensures obtaining pieces with a small amount of defects.

Aluminothermic processing of lamination scale with bottom ash from oil combustion

La obtención de aleaciones metálicas de hierro y escoria a partir del procesamiento aluminotérmico de residuos sólidos industriales fue el propósito de este estudio. Mediante un diseño experimental tipo McLean Anderson, en el que la cantidad de aluminio varió de 33 g a 45 g, la ceniza de 0 g a 20 g, el grafito de 0 g a 4 g, manteniendo la cascarilla de laminación en 100 g, se obtuvieron siete mezclas. Se evaluó el comportamiento del proceso en términos de cantidad y rendimiento de metal y escoria; como resultado se seleccionaron las tres mejores mezclas aleadas cuyo contenido de carbono estuvo entre 1,33 %-3,62 %; silicio de 0,24 %-0,96 %; manganeso entre 0,41 %-0,78 % y de aluminio entre 0,2 %-11 %, logrando recuperar un grupo de elementos de aleación de gran valor (Mn, Cr, Mo, Ni, V, Ti, Nb, Co y W). La viabilidad técnica del procesamiento aluminotérmico de estos residuos industriales permite recuperar sus componentes metálicos, lo que garantiza el uso de estas aleaciones en la industria, a la vez que se reducen los niveles de contaminación ambiental.

Obtaining metal alloys of iron and slag from the Aluminothermic processing of industrial solid waste is the purpose of this study. Seven mixtures were obtained by using a Mc Lean Anderson experimental design, where the amount of aluminum varied from 33 to 45 g, the ash 0 to 20 g, the graphite from 0 to 4 g, keeping the lamination scale in 100 g. The performance of the process in terms of quantity and efficiency of metal and slag was evaluated; As a result, the three best alloy mixtures were selected whose carbon content was between 1.33 - 3.62%, silicon of 0.24 - 0.96%, manganese between 0.41 - 0.78% of aluminum and between 0.2 - 11%, and a group of high-value alloy elements (Mn, Cr, Mo, Ni, V, Ti, Nb, Co and W). The technical feasibility of the aluminothermic processing of this industrial waste allows recovering its metallic components, which guarantees the use of these alloys in the industry, while reducing the levels of environmental contamination.