¿Qué es el grado de liberación? Liberación de minerales en molienda

Lo que aprenderá en esta guía

La liberación es la separación física de un mineral valioso de la ganga que lo acompaña, y el grado de liberación es la parte de ese mineral que queda en partículas libres después de la conminución. Esta guía explica las partículas libres, mixtas y ocluidas, cómo se calcula y se mide el grado de liberación, por qué el tamaño de grano define la molienda y cómo se usan estos datos para diseñar el circuito. Está pensada para ingenieros de proceso, metalurgistas de planta y compradores que deben saber qué tan fino moler antes de elegir entre los tipos de molinos para minería.

Partículas libres, mixtas y ocluidas

Un mineral de mena es una mezcla heterogénea de granos. La galena, la esfalerita, la calcopirita o el oro están en la roca como granos de cierto tamaño. A su alrededor hay cuarzo, calcita, feldespato u otra ganga. La trituración y la molienda rompen la roca en partículas, y cada partícula cae en uno de cuatro grupos.

• Mineral valioso liberado (libre): la partícula solo contiene el mineral de interés. Puede ir al concentrado con ley completa.
• Ganga liberada: la partícula no contiene mineral de interés y se puede descartar a relaves.
• Partícula mixta (binaria o “middling”): tiene las dos fases y el contacto queda expuesto en la superficie. Baja la ley del concentrado o se pierde en relaves, según su composición y el proceso.
• Grano ocluido (inclusión): un grano pequeño de mineral valioso queda encerrado en la ganga. Ningún proceso que actúe sobre la superficie lo detecta, así que se pierde si la partícula no se remuele.

Las partículas con tres o más minerales se llaman ternarias o complejas. Son comunes en los minerales polimetálicos de plomo, zinc y plata, tan frecuentes en las unidades mineras de Zacatecas, Chihuahua o Durango. La misma lógica se aplica a cada mineral por separado.

La forma en que se rompe la roca también cuenta. La fractura es aleatoria cuando las grietas cruzan los granos sin seguir sus bordes. Es no aleatoria cuando las grietas siguen los bordes de grano o de fase. Dentro de la fractura no aleatoria hay dos casos: la liberación por desprendimiento, en la que el mineral se separa limpio por su borde, y la fractura preferencial, en la que una fase más frágil se rompe antes que las otras. Un mineral con bordes de grano débiles se libera a un tamaño más grueso y con menos energía. Por eso un mismo mineral da resultados de liberación distintos en la trituración y la molienda.

Cómo se calcula el grado de liberación

La definición clásica es un conteo de partículas: el número de partículas libres de un mineral entre el número total de partículas que contienen ese mineral, libres o mixtas. La mineralogía automatizada actual suele reportar la liberación en base masa (o área), con la fórmula de la figura anterior. Ambas aparecen en los reportes, así que conviene revisar cuál usó el laboratorio antes de comparar datos de granulometría y liberación de distintas fuentes.

Las dos definiciones dan números distintos para la misma muestra. El ejemplo usa cifras ilustrativas para 100 g de un mineral valioso en una muestra molida.

Cálculo ilustrativo, no son datos medidos.

El conteo da un valor más alto porque las partículas libres suelen ser más finas que las mixtas que llevan el resto del mineral. Para balances metalúrgicos sirve más la base masa, ya que la ley y la recuperación son cantidades de masa.

Hay dos puntos más para leer bien una cifra de liberación:

• El umbral de “libre” es una convención. Algunos laboratorios consideran liberada una partícula con 95% o más del mineral en área; otros usan 90%. Los reportes también suelen dar el espectro de liberación completo: la masa del mineral en cada clase de composición, por ejemplo de 0–10%, 10–20% y así hasta 100%.
• La liberación depende del tamaño. Un solo valor para toda la muestra oculta que las fracciones gruesas casi siempre están menos liberadas que las finas. Los datos de liberación por fracción de tamaño, con cada malla analizada por separado, son mucho más útiles para diseñar el proceso.

Esos datos por tamaño son el puente entre la mineralogía y la flotación y otros métodos de concentración.

Por qué el tamaño de grano define la molienda

El tamaño de los granos de mineral en la roca, junto con la forma en que se rompe, decide qué tan fino debe quedar el producto. Como regla de trabajo, la liberación solo empieza a ser alta cuando las partículas se acercan al tamaño de grano del mineral valioso. Por eso el estudio de textura va antes del dimensionamiento del molino de bolas.

En México, la molienda suele expresarse como porcentaje pasante de la malla 200 (74 µm). Ese dato solo tiene sentido si se compara con el tamaño de grano del mineral. La diferencia entre minerales es grande:

• En un pegmatito de estaño y tantalio de España, los granos de columbita-tantalita eran casi todos menores de 250 µm. En las fracciones de 1 a 4 mm las partículas eran mixtas, y solo cerca de la mitad de las partículas de tantalita/columbita estaban libres en las fracciones más finas, por debajo de 125 µm.
• En pruebas de laboratorio con un mineral polimetálico peruano, el tiempo de molienda fue el único factor con efecto significativo sobre la liberación. El mejor resultado llegó a 82.6% pasante 74 µm con 25 minutos de molienda. El porcentaje de sólidos y la velocidad del molino no tuvieron un efecto significativo en el rango probado.

La figura muestra el compromiso general. Al moler más fino, la liberación sube y luego se aplana. La recuperación sigue a la liberación al principio, pero baja cuando las partículas son demasiado finas: las lamas flotan lento, recubren a las partículas gruesas y consumen reactivos. La energía de molienda sube con fuerza en el mismo rango. La molienda objetivo está en la ventana donde la liberación adicional todavía paga la energía extra y aún no empiezan las pérdidas en lamas. Esa ventana se fija con pruebas sobre el mineral real. Las curvas de la figura solo muestran una tendencia.

La sobremolienda es la forma más común de perder valor del lado fino. Las partículas que ya están libres siguen en el molino y se muelen otra vez. La clasificación en circuito cerrado y el tipo de descarga del molino influyen en cuánto pasa esto; para el lado de la descarga, consulte molino de bolas de rejilla vs de rebose.

Cómo se mide la liberación

La liberación se mide en secciones pulidas de muestras molidas y clasificadas, en general una sección por fracción granulométrica. La tabla compara los métodos principales.

Fuente: elaborado a partir de las referencias al final.

Todos los métodos de sección comparten un sesgo. Un corte en 2D de una partícula mixta puede no tocar la segunda fase, y la partícula parece libre. Por eso la liberación en 2D sobrestima la liberación real en 3D, y la recuperación de planta siempre queda por debajo de la curva teórica ley-recuperación calculada con datos 2D. El sesgo es mayor en minerales poco liberados. Al comparar microscopía óptica y MLA en cuatro minerales de hierro de Brasil, los dos métodos coincidieron dentro de un 2% en las muestras bien liberadas, pero difirieron cerca de 6% en la menos liberada.

Un estudio de liberación para un proyecto nuevo suele incluir datos por tamaño para la molienda prevista y al menos una más gruesa y otra más fina, para conocer la forma de la curva. Con esa curva se definen la remolienda y el tamaño de corte de los circuitos cerrados con clasificación.

Qué liberación necesita cada proceso de concentración

No todos los procesos necesitan el mismo grado de liberación, porque cada uno actúa sobre una propiedad distinta. En la flotación por espuma importa la superficie; en la separación gravimétrica y magnética importa la partícula completa.

En la flotación industrial de sulfuros de cobre, la velocidad de flotación y la recuperación máxima de cada clase de tamaño subieron con la liberación y bajaron con el tamaño de partícula. En los rangos estudiados, la liberación tuvo más peso que el tamaño. En una planta piloto con galena, las partículas gruesas quedaron sobre todo en clases de baja liberación, mientras que el mineral fino se concentró en clases muy liberadas.

La liberación es necesaria, pero no basta. En los mismos minerales de hierro de Brasil, tres muestras tenían casi la misma liberación de cuarzo (90.4–91.2%), y aun así su recuperación en flotación fue de 43.7% a 89.6%. Las variedades minerales, la porosidad, los recubrimientos y las lamas también cuentan. Por eso los datos de liberación siempre se leen junto con pruebas de concentración. Para minerales de oro con concentración gravimétrica y lixiviación, vea minería artesanal de oro sin mercurio.

De los datos de liberación al diseño del circuito de molienda

Los datos de liberación responden “qué tan fino”; el circuito de molienda responde “cómo y a qué costo”. Varias decisiones salen directo de la curva de liberación.

• Fijar la molienda primaria con la curva, no por costumbre. El P80 debe quedar donde moler más fino todavía da una ganancia clara en recuperación. Engrosar la molienda para ganar tonelaje reduce la liberación. En Olympic Dam, Australia, la molienda primaria se engrosó poco a poco para subir el tonelaje, y bajaron la liberación de sulfuros y la recuperación en flotación.
• Remoler solo la parte que lo necesita. Cuando el mineral valioso es de grano fino, una molienda primaria gruesa seguida de remolienda del concentrado rougher pone la energía en la poca masa que la necesita. Olympic Dam, por ejemplo, está diseñada para una molienda primaria de 80% pasante 75 µm y una remolienda del concentrado rougher a un P80 de 30 µm.
• Clasificar en circuito cerrado para limitar la sobremolienda. Los hidrociclones u otros clasificadores sacan rápido del circuito las partículas finas ya libres, y así no se convierten en lamas.
• Prever la variabilidad del mineral. Zonas distintas de un mismo yacimiento pueden pedir moliendas muy diferentes. En un mineral de plomo-zinc-plata, la galena es frágil y tiende a sobremolerse antes que la esfalerita. Probar la liberación en cada tipo de mineral da el rango que el molino debe cubrir.

El molino de bolas es la máquina habitual en la molienda primaria y en la remolienda de estos circuitos. El MQ Molino de Bolas muele por impacto y por deslizamiento y rodadura de los medios, que suben por el revestimiento y luego caen. Se ofrece en versión seca y húmeda, con cascos desde Ф900×1800 mm (18.5 kW) hasta Ф3600×4000 mm (800 kW), más un modelo largo de Ф3000×11000 mm con 1250 kW. El casco, el motor y la carga de bolas se eligen según el tonelaje y el P80 que define el estudio de liberación. La granulometría de las bolas de acero también debe ajustarse al tamaño de producto. Para alimentar una flotación, la guía de selección de molino de bolas para circuitos de flotación de oro muestra cómo se juntan estas cifras en un circuito; los modelos y datos completos están en la página del MQ Molino de Bolas.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre liberación y tamaño de liberación?

La liberación indica qué parte del mineral está en partículas libres. El tamaño de liberación es el tamaño de partícula al que un mineral llega a un grado de liberación aceptable, por ejemplo un P80 en micras o un porcentaje pasante de malla 200. Es el punto de partida para fijar la molienda del circuito de conminución.

¿Se necesita 100% de liberación para un buen concentrado?

No. Las plantas casi nunca muelen hasta la liberación total, porque la energía y las pérdidas en lamas suben demasiado rápido. La flotación puede recuperar partículas mixtas con un grano expuesto, y la lixiviación solo necesita que la solución llegue al mineral. El objetivo económico suele estar muy por debajo de la liberación total.

¿Moler más fino siempre mejora la recuperación?

No. Por debajo de cierto tamaño, la recuperación baja porque las partículas finas flotan lento, recubren a otras y gastan más reactivo. Moler más fino también sube el consumo de energía y de bolas. La mejor molienda se encuentra con pruebas.

¿Cuántas partículas hay que analizar para un resultado confiable?

En el conteo óptico, unas 500 partículas por muestra es un mínimo habitual. Los sistemas SEM automatizados analizan miles de partículas por sección, lo que da mejor estadística, sobre todo en minerales de baja ley.

¿Se puede liberar un mineral solo con trituración?

Solo en minerales de grano grueso o que se rompen por los bordes de grano. Algunos pegmatitos, por ejemplo, permiten descartar parte de la ganga después de triturar y cribar. La mayoría de los minerales metálicos necesita molienda para llegar a una liberación útil; vea los tipos de molinos para minería.

¿Qué molino de bolas conviene para una molienda definida por liberación?

Para alimentar una flotación en húmedo, lo usual es un molino de bolas en circuito cerrado con clasificadores. La potencia, el espesor del revestimiento y la carga de bolas de cada casco, seco o húmedo, están en la página del MQ Molino de Bolas.

Referencias y fuentes

Los trabajos siguientes cubren las definiciones, mediciones y resultados usados en esta guía. Para una introducción a los términos de tamaño, vea términos de granulometría.

1. Vallejos Aravena, P. E. (2016). Caracterización del proceso de flotación industrial a partir de relaciones tamaño-liberación. Universidad Técnica Federico Santa María
2. Claros Pacheco, L. y Bernal Quinteros, S. H. (2025). Influencia de los parámetros de molienda en el grado de liberación de los minerales polimetálicos. Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión
3. Rodrigues, R. S. y Brandão, P. R. G. (2022). MLA and optical microscopy as complementary techniques to the iron ore geometallurgical studies. REM – International Engineering Journal 75(1)
4. Ueda, T., Oki, T. y Koyanaka, S. (2017). Comparison of seven texture analysis indices for their applicability to stereological correction of mineral liberation assessment in binary particle systems. Minerals 7(11), 222
5. Guldris Leon, L., Hogmalm, K. J. y Bengtsson, M. (2020). Understanding mineral liberation during crushing using grade-by-size analysis: a case study of the Penouta Sn-Ta mineralization, Spain. Minerals 10(2), 164
6. The effect of primary grind size on flotation recovery and the theoretical grade-recovery curve at Olympic Dam. Mill Operators Conference 2024, AusIMM

Lectura relacionada: qué es la flotación.