Pasado y gente de Copper Country: Copper Country a la vanguardia en prácticas metalúrgicas extractivas

22 de abril de 2023

Cuando Edward Jennings, nativo de la minería de Cornualles, el primer superintendente de la mina Cliff, en Keweenaw Point, construyó la primera planta de concentración de cobre exitosa en el distrito del cobre en 1849, el sistema de Cornualles que construyó apenas había evolucionado a partir de la tecnología de concentración del siglo XVI, cuando el Los procesos mineros de ese período fueron descritos en el Libro VIII de "De Re Metallica" de Georgius Agricola, que se publicó en 1556. El único cambio significativo en tres siglos fue que Jennings aplicó energía de vapor a su molino en lugar de energía hidráulica.

Agricola escribió que "el mineral se tritura con sellos de hierro para que el metal se pueda separar de la piedra y la roca de la pared colgante [sic]". Continuó escribiendo que los vástagos de los sellos estaban hechos de pequeñas vigas cuadradas, de nueve pies de largo y medio pie de ancho en cada dirección.

"Para cada sello hay en un árbol de levas, dos levas, redondeadas en el extremo exterior, que alternativamente levantan el sello, para que, al caer en el mortero, pueda con su cabeza de hierro golpear y triturar la roca que ha sido arrojado debajo de él".

Al igual que con muchas fábricas de sellos de principios del siglo XIX en el distrito del Lago Superior, Agricola también proporcionó detalles intrincados al explicar que las fábricas de sellos de su tiempo funcionaban con ruedas hidráulicas. En otros lugares, en la década de 1700, los molinos de sellos a menudo funcionaban con máquinas de vapor en lugar de energía hidráulica. Agricola habría reconocido fácilmente las mismas lavadoras y técnicas de lavado de cobre instaladas en el acantilado en 1849.

Incluso el método de reducir la roca de la mina lo suficiente como para estamparla había cambiado muy poco en más de cuatro siglos. Como Agrícola escribió:

"Llego ahora a los métodos de tostado, y en primer lugar al que es común a todos los minerales. Se excava la tierra en la medida requerida, y así se hace un área cuadrangular de buen tamaño, abierta al frente, y encima de este se pone la leña muy junta, y sobre ella otra leña se pone transversalmente, igualmente muy juntas, por lo cual nuestros paisanos llaman cajón a este montón de leña, esto se repite hasta que el montón alcanza una altura de uno o dos codos. ." Continuó en el siguiente párrafo: "Al excavar la tierra, hacen que las áreas sean mucho más grandes y cuadradas; se deben construir paredes a los lados y atrás para retener el calor del fuego de manera más efectiva, y el frente debe dejarse abierto. " En la región del Lago Superior, en un período de menos de 30 años, esas prácticas cambiarían.

Las empresas mineras que se organizaron en la región cuprífera del Lago Superior después de mediados del siglo XIX se beneficiaron enormemente de las empresas anteriores que introdujeron equipos modernos, realizaron experimentos, realizaron pruebas e invirtieron cientos de miles de dólares en nueva tecnología que puede o no trabajar. Las compañías Franklin y Pewabic, ambas bajo la misma administración, fueron las primeras en introducir el sello de mineral a vapor de Edwin Ball en el distrito de cobre del Lago Superior, en 1858.

Un par de años más tarde, la mina Bohemian experimentó con la trituradora de roca mecanizada de Eli Whitney Blake como un medio para reemplazar los viejos hornos utilizados para tostar la roca de la mina antes de enviarla al molino de sellos para triturarla más.

Una década más tarde, cuando Alexander Agassiz, presidente de las compañías mineras Calumet y Hecla, comenzó la construcción de los molinos de esas minas, no comenzó con los ahora obsoletos sellos de caída por gravedad al estilo de Cornualles, sino que instaló los nuevos y modernos molinos de vapor. sellos motorizados. La roca recibida en ambos molinos nunca había sido calcinada en hornos, pero fue reducida por trituradoras Blake. Los molinos de Agassiz eran instalaciones de última generación, gracias a las modernas prácticas de molienda desarrolladas por minas más antiguas, como Huron y Atlantic.

Tanto el Huron como el Atlantic operaban con vetas de cobre de grado extremadamente bajo; el Atlántico, entre 1873 y 1910, promedió solo 13 libras de cobre por tonelada de roca extraída, según el Documento Profesional 144 del Servicio Geológico de EE. UU., publicado en 1929. Para que las minas de grado inferior, como el Atlántico, sobrevivieran, tenían que para encontrar formas de maximizar la producción y al mismo tiempo reducir los costos de producción. El sello de mineral a vapor de Ball se hizo necesario para la supervivencia del Atlántico. La trituradora de Blake fue otro invento que redujo en gran medida el tiempo que transcurre desde que la roca de cobre sale de la mina hasta que puede reducirse lo suficiente como para ser recibida por las cajas de mortero de los sellos. Las trituradoras también redujeron drásticamente los costos de mano de obra. Las antiguas casas de hornos podrían requerir hasta 25 hombres para trabajarlas de la mejor manera.

John Collom, en la mina Huron, inventó una plantilla que capturaba más partículas finas de cobre de la roca estampada, o ganga, que previamente se lavaba con los relaves. La plantilla de Collom era, en términos simples, un tanque que recibía la roca estampada y el cobre en un flujo de agua sobre una fina pantalla de alambre. Mediante el uso de un émbolo en el tanque, las partículas y el agua se mantuvieron en movimiento continuo, haciendo que se separaran según la densidad. El cobre más denso se asentó debajo de la roca menos densa, lo que permitió que fluyera más roca para enviarla a la pila de relaves.

Como explica Swapan Kumar Haldar, en su libro Exploración mineral (segunda edición):

"La plantilla elemental (Fig. 13.29) es un tanque abierto lleno de agua. Se coloca un lecho grueso de partículas gruesas y pesadas (ragging) sobre una pantalla de plantilla horizontal perforada. El material de alimentación se vierte desde la parte superior. El agua se pulsa hacia arriba y hacia abajo (la acción de jigging) mediante un émbolo neumático o mecánico. La alimentación se mueve a través de la cama de jig. Las partículas más pesadas penetran a través del trapo y la pantalla para asentarse rápidamente como concentrado. El concentrado se retira de la parte inferior del dispositivo. La acción de jigging hace que las partículas más ligeras sean arrastradas por el flujo cruzado complementado con una gran cantidad de agua suministrada continuamente a la cámara de concentrado".

Además de la plantilla de Collom, la mesa de limo de William Evan agregó un componente más a la concentración de minerales de flotación. Posteriormente denominado como mesas concentradoras redondas, el separador de mineral de William J. Evans fue patentado el 4 de mayo de 1875. Según los documentos de la Oficina de Patentes de los Estados Unidos, Evans, residente del condado de Houghton, describió su invento, lo que se conoció como el Evans Slime Table, que tiene "una mesa que gira horizontalmente sobre la cual el mineral (arena) se distribuye con agua y se lava con chorros de agua clara".

El agua limpia se suministraba por una tubería al distribuidor y corría por la mitad de la mesa, mientras que el agua fangosa corría por la otra mitad. La arena y el agua, que estaban a un lado del distribuidor, corrían a través de su fondo perforado y se distribuían equitativamente sobre la mitad del cabezal estacionario, y corrían sobre la mesa giratoria hacia un canal circular y luego a través de las tuberías de desagüe. Como explica 911metallurgist.com, a través de la acción del agua clara, los grados correctos de mineral se lavaron aproximadamente a la mitad de la mesa giratoria. Luego entraron en contacto con la tubería perforada diagonal y fueron lavados nuevamente por una sucesión de pequeños chorros de las perforaciones de las tuberías pequeñas.

Es una forma complicada de comparar una mesa de baba con la búsqueda de oro, en la que las rocas, mezcladas con oro, se arremolinan juntas en un molde para pastel con agua. Agitar el agua lentamente mantiene el contenido en movimiento, lo que permite que el oro más pesado se asiente en el fondo de la lata mientras la roca sigue girando por encima.

En poco tiempo, la plantilla inicial de Collom sufrió modificaciones. Pronto hubo plantillas de desbaste, plantillas intermedias y plantillas de acabado; La mesa de limo de Evan fue reemplazada por mesas vibratorias Wilfley, o agitadoras. Luego vinieron los "trommels dúplex giratorios, rodillos tríplex", luego vinieron los molinos de trituración que vuelven a moler las arenas de estampado para extraer aún más cobre de ellas. Las empresas del País del Cobre se vieron obligadas a adaptar, inventar e innovar tecnología moderna en sus plantas si querían sobrevivir hasta el siglo XX.

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