Laboratorio N° 3: Densidad real y aparente de un mineral

[pic 1][pic 2]                   

Universidad de Atacama

Facultad de Ingeniería

                                   Departamento de Ingeniería en Metalurgia

Laboratorio N° 3: Densidad real y aparente de un mineral.  

Alumnos:

Académico: Dra. Ana María Rivera.

13 de octubre del 2023.

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Resumen 

En el presente informe, tiene como objetivo presentar los resultados obtenidos de dos experiencias de laboratorio: Laboratorio de densidad aparente y laboratorio de densidad real de una muestra de mineral de granulometría fina y gruesa. En la cual se realizaron cálculos de densidad aparente para dos recipientes de distinto volumen y cálculos de densidad real utilizando dos instrumentos, un picnómetro y matraz de Le Chatelier.

De estas dos experiencias de laboratorio, se llegaron a conclusiones sobre cómo predominan algunos parámetros tales como, granulometría y tipo de recipiente en donde ambos influyen en el valor calculado de densidad.

Para el caso de estudio de densidad real y según los cálculos realizados, se refleja más precisión en las mediciones realizadas en el matraz de Le Chatelier, mientras que en el picnómetro las mediciones resultan ser más exactas, dando como resultado promedio de densidades 2,71 [g/cm3] y 2,24[g/c/c] respectivamente. En cuanto a densidad aparente para recipiente cilíndrico y cuadrado se obtuvieron resultados de densidades correspondientes a 0,89[g/cm3] y 1,48[g/cm3] respectivamente, lo cual se llega a la conclusión de que puede tomar valores distintos ya que no tiene la suficiente exactitud como la densidad real sumándole el tipo de recipiente y granulometría.

ÍNDICE 

1.  Objetivos        4

2.  Introducción teórica        5

3.  Procedimiento experimental        7

3.1.  Laboratorio N°2: “Medición de densidad aparente y porosidad de mineral”        7

3.2.  Laboratorio N° 3: “Medición de densidad real de laboratorio”        7

4.  Resultados obtenidos        9

4.1.  Resultado laboratorio N°2        9

4.2.  Resultados laboratorio N°3        10

5.  Discusiones y conclusiones        12

5.1.  Discusiones y conclusiones laboratorio N°2        12

5.2.  Discusiones y conclusiones laboratorio N°3        14

6.  Anexos        16

6.1.  Experiencia 1: medición densidad aparente        16

6.2.  Experiencia 2: Laboratorio de densidad real        18

7.  Bibliografía        20

1. Objetivos 

• Determinar la densidad aparente y la porosidad de una muestra de mineral.
• Determinar la densidad real de un mineral a través del método del picnómetro.
• Determinar la densidad real de un mineral a través del método del matraz de Le Chatelier.

1. Introducción teórica 

En procesos en donde se ve involucrada la metalurgia y minería, se toman en cuenta conceptos relevantes para sus procesos, ya sea en reducción de tamaño, análisis granulométricos o incluso procesos de flotación. En el cual en el contexto mencionado se abarcan temas o acciones que involucran densidad real, aparente y porosidad.

Se define densidad real como la relación entre la masa de partículas sólidas y el volumen del sólido, excluyendo, por lo tanto, los espacios porosos, En donde sus unidades más comunes de expresión son [g /cm3]. La densidad aparente o densidad volumétrica es la relación entre la masa y el volumen total del mismo. Aquí incluye tanto el volumen del sólido como el espacio poroso entre partículas.  

Se define porosidad como el porcentaje en volumen que no es ocupado por partículas sólidas análogamente, también es definida como la capacidad de almacenamiento, la cual tiene la capacidad de hospedar fluidos de cualquier tipo. Para este caso de estudio, se tiene una cierta cantidad de mineral, el cual se medirá la densidad real y aparente en conjunto con la porosidad. Lo anterior se modela con las siguientes fórmulas que posteriormente se utilizarán en cálculos posteriores:  

• Densidad aparente de un mineral: 

𝑚𝑎𝑠𝑎

[pic 3]

𝜌𝐴𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 (𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 ó 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙𝑒𝑝í𝑝𝑒𝑑𝑜) 

En donde, la fórmula contempla la masa medida en [kg], [g], el volumen de la totalidad de la muestra medida en [cm3] [CC], etc.

• Densidad real de un mineral: 

𝑚

𝜌𝑅𝑒𝑎𝑙 = [pic 4] 

𝑣

En donde m corresponde a la masa del mineral medida en [Kg], [g] y v corresponde al volumen medido en [cm3]. 

• Porosidad: 

𝑉𝑜𝑙ú𝑚𝑒𝑛 𝑎𝑔𝑢𝑎

% 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑟𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 = [pic 5] × 100 

𝑉𝑜𝑙ú𝑚𝑒𝑛 𝑡𝑖𝑒𝑠𝑡𝑜

Para análisis posteriores, se introducirán algunos conceptos claves a considerar:

1. Picnómetro: Es un instrumento empleado en los laboratorios para medir la densidad o peso específico de un elemento, bien sea sólido o líquido. También permite conocer la temperatura de dicho elemento. Este instrumento está catalogado como uno de los más precisos ya que permite tener más precisión en experimentos de laboratorio.
2. Matraz de Le Chatelier: Es un instrumento que se utiliza para determinar la densidad relativa de diversos materiales en un laboratorio. El cuello está graduado de 0 a 1 [mL] y de 18 a 24 [mL] con divisiones de 0,1 [mL]. 
3. Equipo de ultrasonido:  Equipo utilizado en laboratorios para reducción o eliminación de porosidades, burbujas en cavidades de un mineral. 

                 [pic 6]                         [pic 7] 

                   Figura 2.1. Picnómetro.                                 Figura 2.2. Matraz de Le Chatelier.

1. Procedimiento experimental 

1. Laboratorio N°2: “Medición de densidad aparente y porosidad de mineral” 

Materiales y equipos a utilizar: 

• Muestras de mineral de granulometría gruesa y fina.
• Balanzas digitales.  
• Implementos, como palas, brochas y espátulas.
• Paños para roleo.
• Recipientes de distinto volumen y forma.
• Probetas graduadas.
• Regla.    

Procedimiento a seguir: 

1. Se Tomó medidas de ambos recipientes (Diámetro, altura, lados) y se determinó su volumen.
2. Se homogeneizó la muestra de granulometría media de mineral mediante método de roleo y se obtuvieron 2 muestras.
3. Se pesaron ambos recipientes a trabajar (recipiente cilíndrico y cuadrado).
4. Se vació la muestra en ambos recipientes procurando que quede enrasado, posterior a esto, se pesaron.
5. Para la muestra de mineral de granulometría gruesa, se repitió los pasos II, III Y lV.
6. Con los recipientes que contienen el mineral grueso, se enrasaron con agua y se midió la cantidad de esta que fue agregada.
7. Con datos ya calculados, se midió densidad aparente y porosidad de cada recipiente.

1. Laboratorio N° 3: “Medición de densidad real de laboratorio”.

Materiales y equipos a utilizar: 

• Muestras de mineral de granulometría fina y gruesa.
• Picnómetros.
• Matraz de Le Chatelier.
• Balanza digital y analítica.
• Baldes plásticos.

Procedimiento a seguir medición de densidad picnómetro: 

1. Se pesó el picnómetro junto con la tapa en la balanza
2. Se vació una pequeña muestra de mineral de granulometría fina dentro del picnómetro, asegurando que el fondo quedara completamente cubierto.
3. Se pesó el picnómetro junto con el mineral dentro con tapa.
4. Se llenó con agua destilada el picnómetro que contenía el mineral hasta enrasar
5. El picnómetro con agua y mineral fue llevado al ultrasonido para la eliminación de burbujas  
6. Se vació la mezcla de agua y mineral del picnómetro para llenarlo con agua destilada post lavado de este para luego pesar.
7. Se repitieron los pasos anteriores para dos muestras extras para el picnómetro.

Procedimiento a seguir medición de densidad para el matraz de Le Chatelier: 

1. Se tomó una muestra de mineral de granulometría media y se pesó.
2. En el matraz de Le Chatelier se enrasó a cero el volumen (primera lectura de volumen)
3. Se pesó el matraz enrasado (Primera lectura de masa)
4. Se agregó el mineral al matraz con la ayuda de un embudo V.         Se llevó el matraz con mineral al ultrasonido para remover burbujas.

1. Se midió el volumen y se pesó el matraz  
2. Se repitieron los pasos anteriores para dos muestras extras para el matraz de Le Chatelier.

1. Resultados obtenidos 

1. Resultado laboratorio N°2

A continuación, se muestran los resultados obtenidos de densidad aparente y real para ambas experiencias de laboratorio.

En primera instancia se presentan resultados obtenidos de mediciones de densidad aparente de una muestra de mineral de granulometría fina:

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