El procesamiento del mineral de grafito desempeña un papel fundamental en la producción de grafito de alta calidad para baterías y aplicaciones industriales. Con la demanda global impulsada por los vehículos eléctricos, se prevé que la necesidad de grafito de alta pureza crezca casi un 500 % para 2050.
Ya sea que se procese grafito cristalino en escamas o mineral amorfo, una línea de procesamiento bien diseñada es esencial para maximizar la recuperación y garantizar la calidad del producto.
Valor del grafito: por qué importa el tamaño de las escamas
En la producción de grafito, el principal desafío es preservar el grafito en escamas grandes (+80 mesh), que tiene una prima de precio significativa frente a los polvos finos.
FTM Machinery adopta una estrategia de molienda multietapa y separación multietapa. Una vez que las escamas de grafito se liberan de la ganga, se recuperan inmediatamente para evitar daños por sobre-molienda.
| Grado de grafito | Tamaño de malla | Aplicación | Valor de mercado |
| Escama extra grande | +50 mesh | Grafito expandible, retardantes de llama | Máximo |
| Escama grande | +80 mesh | Refractarios, lubricantes de alta gama | Alto |
| Escama media/fina | −100 mesh, −200 mesh | Ánodos para baterías (después de la esferoidización) | Moderado |
Con base en estos requisitos, un proceso típico de beneficio del grafito incluye trituración, molienda controlada, flotación multietapa, seguida de deshidratación y secado.
Trituración del mineral de grafito
El mineral de grafito en bruto suele contener entre un 3 % y un 15 % de carbono fijo (FC). El objetivo del circuito de trituración es preparar una alimentación uniforme para los molinos de molienda, minimizando al mismo tiempo el polvo.
- Trituración primaria (trituradoras de mandíbulas): diseñada para reducción de alta capacidad. Las trituradoras de mandíbulas de la serie PE reducen el mineral bruto de hasta 500 mm a menos de 100 mm.
- Trituración secundaria/terciaria (trituradora de cono): para el grafito, se prefieren las trituradoras de cono hidráulicas por su capacidad de producir una forma cúbica uniforme, lo que mejora la eficiencia del molino de bolas posterior.
Molienda del mineral de grafito
La sobre-molienda es el «asesino de las ganancias" en el procesamiento del grafito.
- Molienda primaria (molinos de barras): a diferencia de los molinos de bolas, los molinos de barras utilizan molienda por «contacto lineal", lo que ejerce suficiente presión para liberar las escamas del cuarzo, pero evita la «trituración por impacto" que rompe las escamas grandes.
- Remolienda secundaria (molinos de bolas de rebose): una vez recolectado el concentrado primario, los molinos de bolas se utilizan para «pulir" las escamas, eliminando las impurezas adheridas (mica/silicatos) y alcanzando mayores niveles de pureza (>90 %).
Flotación del mineral de grafito
El grafito es naturalmente hidrofóbico, lo que significa que se adhiere a las burbujas de aire mientras que los residuos (ganga) se hunden. Sin embargo, para alcanzar una pureza de grado batería se requieren múltiples etapas de limpieza (normalmente de 5 a 10 ciclos).
Componentes del circuito de flotación:
- Flotación primaria: celdas de flotación de gran volumen SF o XCF eliminan rápidamente la mayor parte de los residuos (cuarzo/feldespato).
- Limpieza: el concentrado se remuele y se flota repetidamente. Cada etapa de «limpieza" acerca el contenido de carbono fijo al objetivo del 94–97 %.
- Colector: queroseno o diésel (aprox. 150–300 g/t). Espumante: aceite de pino o MIBC, utilizados para generar burbujas estables y controlables.
Deshidratación y secado del mineral de grafito
El concentrado final se obtiene en forma de pulpa (aprox. 30–40 % de sólidos) y debe transformarse en un producto seco y apto para el transporte.
- Espesamiento: los espesadores de alta eficiencia aumentan el contenido de sólidos al 60 %.
- Filtración: las prensas de filtro automáticas de cámara reducen la humedad al 15 %. Para plantas de gran capacidad, este es el estándar de la industria en términos de rentabilidad.
- Secado rotatorio: para cumplir con los estándares de exportación, el contenido final de humedad debe ser inferior al 1 %. Los secadores rotatorios industriales garantizan que las escamas permanezcan de flujo libre sin oxidación.
Cada yacimiento de grafito presenta desafíos de procesamiento únicos. La selección del equipo adecuado y del flujo de proceso correcto es fundamental para lograr una alta recuperación y una excelente calidad del producto.
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Problemas comunes en el procesamiento del grafito y sus soluciones
Problema 1: Bajo grado del concentrado
- Solución: aumentar el número de etapas de limpieza y comprobar la presencia de «partículas bloqueadas" (grafito adherido al cuarzo). Puede ser necesaria una etapa de remolienda más fina.
Problema 2: Pérdida de escamas grandes
- Solución: reducir el tiempo de molienda en el circuito primario. Utilizar un clasificador espiral o un hidrociclón para retirar rápidamente el grafito liberado del circuito de molienda.
Problema 3: Alta impureza (contenido de cenizas)
- Solución: si el grafito está asociado con minerales pesados como la pirita, se puede utilizar separación por gravedad, como mesas vibratorias, antes de la flotación final para reducir el contenido de cenizas.
