06. CONCENTRACION GRAVIMÉTRICA

7/29/2019 06. CONCENTRACION GRAVIMTRICA

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Bioseguridad y Salud Ocupacional96

UNIDAD VI

CONCENTRACION GRAVIMTRICA

1. INTRODUCCINTal vez la ms antigua forma de concentrar minerales, es decir, de separar laparte til en un concentrado, de la parte intil, o ganga, que constituirel relave, es la concentracin gravimtrica, que ya se conoca en tiempo delos egipcios. Fue ampliamente practicada durante la Edad Media, y fue elmtodo de tratamiento de minerales ms empleado en los tiempos modernos

hasta el advenimiento de la flotacin.

Se basa en la separacin de partculas de diferente forma, tamao y pesoespecfico, por medio de la fuerza de gravedad (que a veces se encuentraacompaada de la fuerza centrfuga).

El principio que explica la concentracin por medio de gravedad es elasentamiento obstaculizado, es decir, la velocidad mayor o menor deasentamiento partculas de diferente tamao y peso, en un medio lquido, quecontiene a su vez partculas finas del mismo slido, las cuales obstaculizan oretardan la cada de las partculas que se pretende diferenciar por su

velocidad de asentamiento.

Hoy en da, se emplea la tcnica de la concentracin gravimtrica en elprocesamiento de minerales muy pesados y que no responden fcilmente a laflotacin; as como de aquellos que presentan tamaos de liberacinrelativamente gruesos y/o cuando una excesiva conminucin puede conduciral lameado y prdidas de recuperacin. Adems: en caso de operaciones en losque la simplicidad del circuito es de ventaja: como preconcentracin deminerales de baja ley: y cuando su bajo costo energtico y su superioridadecolgica pueden ser decisivos. Estos ltimos factores convierten a losmtodos gravimtricos, ya sean solos o en combinacin con otros mtodos, en

una va atractiva de tratamiento.

As se trata actualmente minerales de estao y tungsteno, as como de oro(todos de alto peso especfico), y de carbn (que es ms liviano que la ganga),mediante una u otra alternativa del mtodo gravimtrico. En caso del oro, sonde vasta aplicacin en el Per, y constituyen el mtodo preferido en eltratamiento de arenas de lavaderos de oro, y an, forman parte encombinacin con otros mtodos, de circuitos de beneficio de minerales oro detodo tipo.

Como criterio de aplicabilidad, se puede decir que el tamao de partcula

mnimo recomendable, es de 100 mallas/pulgada (150 micrones), mientrasque el tamao mnimo posible es del orden de 200 mallas/pulgada (75


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micrones). La presencia de gran cantidad de partculas ms finas, entorpece elproceso de separacin.

El criterio fundamental, sin embargo, es el peso, o mejor dicho, la relacinentre los pesos especficos de la mena y ganga, con la del medio lquido, quese expresa como sigue:

Si dicha razn es el orden de 2.5, la separacin es efectiva hasta un tamao de100 mallas; si es de 1.5, es posible con dificultad para partculas de .

Partculas de 200 mallas, requieren (con dificultad) valores superiores a 2.5.

Si suponemos una densidad del liquido = 1, y de la ganga =2.5, resultarecomendable que es el valor del criterio de concentracin sea = 2.5, con lacual la densidad (mnima recomendable) de la mena pesada resulta de 4.75.Algunas densidades de menas/metales pesados, que estn normalmenteasociados a procesos gravimtricos, son:

Oro = 1.56/19.3Casiterita (SnO2) = 6.8/7.1Galena (PbS) = 7.4/7.6

Plata = 10.5Magnetita (Fe304) = 5.2 (arenas negras)Scheelita (CaW04) = 5.9/6.1

Se comprende fcilmente que mientras mayor sea la diferencia entredensidades de menas pesadas vs. ganga, y entre stas y la densidad dellquido, el proceso ser ms eficiente. Los principales equipos deconcentracin gravimtrica (ms comnmente usados en la industria minera),son:

Jigs (para tamaos mayores de )

Mesas vibratorias (para tamaos 1 x 100m.)Conos y espirales Reichard (tamaos + 10m y -100m)Separadores especiales, centrfugos (Knelson, Falcon)

2. EQUIPOS DE CONCENTRACIN GRAVIMTRICA2.1. JIGS

Estos equipos, generalmente aplicados para separaciones en tamaos de-1 + , se usan como preconcentradores, y a veces en circuitos demolienda, para recuperar oro, o galena gruesas, tan pronto seanliberados.


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Se distinguen porque combinan el asentamiento obstaculizadogravitacional de las partculas con un movimiento de pulsacin que seimparte a la pulpa por medio de un diafragma, un pistn o una vlvula

de admisin de agua intermitente. Las partculas pesadas, que seasientan por la accin conjunta de la gravedad y de la aceleracin deflujo pulsante, penetran y percolan a travs de una cama densa formadapor partculas pesadas de gran tamao, o partculas de material distinto(ragging), sobre una parrilla fija (screen), colocada encima de lacmara de acumulacin de concentrado (hutch).

Figura N 1: Esquema de un Jig y una canaleta Sluice

Detalles de diseo de los jigs comprenden: velocidad y amplitud depulsacin: caudal de agua agregada; extraccin del concentrado fino ygrueso, recuperacin de agua (pulpas tratadas en un jig songeneralmente muy diluidas, densidad aproximada = 1.05, de modo que

es necesario desaguar concentrados y relaves, recuperando el mximoposible de agua; y adecuada preparacin/clasificacin de laalimentacin.

En muchas instalaciones de concentracin gravimtrica, los jigs (Yuba, uotros) estn ubicados a continuacin de las chancadoras (que a vecesincluyen una chancadora de rodillos, ya que este tipo produce unmnimo de finos). La alimentacin de los jigs a menudo es clasificadapreviamente por tamao, para asegurar que cada mquina reciba unaalimentacin de un mismo rango granulomtrico, ya que la velocidad deasentamiento obstaculizado es funcin del peso de las partculas, es

decir, tanto de densidad como de su volumen/tamao.


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Los concentrados de jig pueden ser productos finales, aunque a vecesnecesitan molienda, antes de ser sometidos a limpieza final. Los relavesde jig son remolidos, en molino de barras (para minimizar produccin

de finos), y luego de clasificacin deslamada, se prosigue eltratamiento de los finos en mesas o espirales.

Figura N 2: Jig Tipo Denver


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2.2. Mesas vibratorias

Figura N 3: Mesa vibratoria

La mesa vibratoria es una cubierta de forma rectangular o romboidal,provista de rifles o listones siguiendo de eje mayor. Dicha mesa seencuentra en posicin casi horizontal, con una pequea inclinacin ensentido del movimiento de la pulpa, segn su eje mejor, y est dotado deun movimiento vibratorio, impartido por un mecanismo excntrico,paralelo a su eje mayor, longitudinal.

Su efecto de funcionamiento se basa en 4 principios que actansimultneamente sobre la pulpa alimentada a la mesa: asentamientoobstaculizado; flujo de pelcula lquida o corriente laminar;escurrimiento de consolidacin; y aceleracin asimtrica, sta ltimaproducida por el mecanismo vibratorio excntrico.

La concentracin por corriente laminar, se basa en la diferencia develocidad que existe en una pulpa en movimiento, entre un mximo ensu parte superficial, y casi cero cerca del fondo (por efecto de friccin yde tensin superficial de la interfase slido/lquido).

Escurrimiento de consolidacin significa el asentamiento de partculasfinas, dentro de los espacios dejados por las partculas gruesas, despusdel asentamiento obstaculizado.

La pulpa y el agua son alimentadas en la parte superior de la mesainclinada, y al moverse a travs de sta, forma pequeas lagunas detrsde los rifles o listones transversales, en que se depositan partculasgruesas y/o pesadas. El movimiento vibratorio ayuda a clasificar laspartculas sedimentadas segn su peso especfico; y el agua que seagrega en la parte superior de la mesa acta arrastrando partculasgruesas de bajo peso especfico por encima de los rifles de la cubierta

(concentracin por corriente laminar).


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Figura 4. Esquema de Distribucin de Productos en una mesa vibratoria.

El diseo de las cubiertas, dependiendo del arreglo y tipo de los riflestransversales, divide las mesas en modelos para el tratamiento de arenaso de lamas. Adems, segn el nmero de cubiertas montadasverticalmente sobre una misma mesa, se distingue entre cubiertassimples o mltiples, siendo el objetivo de las cubiertas mltiples elahorro de espacio en la instalacin de las mesas.

Figura N 5: Vista de concentradores gravimtricos en Mesa y Cono

2.3. Conos y espiralesAmbos son dispositivos de concentracin gravimtrica, basados en elprincipio de corriente laminar o flujo de pelcula lquida (es decir, convelocidad de pulpa diferencial entre superficie y fondo). Se distinguen delas mesas por no tener mecanismo interno propio, y por tener mayorcapacidad, y ocupar menor rea superficial, por lo cual estndesplazando a stas para instalaciones de gran tonelaje (lavaderos,arenas pesadas, etc.).


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Figura N 6: Banco de espirales

Ambos tienen ranuras o tubos para la salida continua de concentrados yproductos intermedios, en lugares donde los productos pesados sedepositan y acumulan, como ser la parte interior de los conosconcentradores; y el fondo de los canales helicoidales de los espirales.

Tanto conos como espirales se usan en bancos compactos, coninterconexiones como circuitos de desgaste, agotamiento y limpieza.

Normalmente, los conos (que pueden ser multi-etapas) tienen funcinde circuito primario, y los espirales (que pueden ser de configuracinmltiple como circuito secundario. Modernamente, tanto conos comoespirales se construyen de plstico reforzado con fibra de vidrio, lo queaumenta su resistencia al desgaste por abrasin y facilita sumantenimiento.

Figura N 7: Banco de espirales


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Figura N 8

3. CONCENTRACINLos equipos de concentracin centrfuga emplean el principio desedimentacin obstaculizada forzada, es decir, el principio de sedimentacinobstaculizada, se realiza mediante la aplicacin de una fuerza (centrfuga) queincrementa el Criterio de Concentracin mena ganga al acentuar la

diferencia de densidades producto de la fuerza aplicada.

Los principales equipos en aplicacin actualmente con este principio son losconcentradores centrfugos Knelson y Falcon. En la siguiente pgina sepresenta informacin de los concentradores Falcon.

CMO FUNCIONA

Teniendo como antecedente el diseo pionero de Mac Nicol en la dcada del30, estos concentradores semi-continuos emplean una zona de retencinlavado en la parte superior del rotor, requiriendo de la adiccin de un

pequeo volumen de agua de proceso. Estas unidades pueden procesar


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partculas hasta el 6mn, pero tambin son muy eficientes en la recuperacin departculas muy finas.

Las partculas en el flujo de ingreso son sometidos a fuerzas de gravedadhasta 200 Gs y son segregadas de acuerdo a su gravedad especfica mientrasdiscurren por la pared lisa del rotor. Las capas ms pesadas pasan a la zona deconcentrado, retenido en la ranuras circundantes de la parte superior delrotor.

Figura N 9: Corte transversal de un concentrador centrfugo

La adiccin de contra-presin de agua a travs de las ranuras presentes en lazona de concentrado, permite que las partculas migren y sean retenidas sololas ms pesadas. Las partculas ms livianas son eliminadas como relave porla parte superior del rotor.

La alta fuerza de gravedad permite la recuperacin de partculas muy finas(an menores a 10 micrones) y la profundidad de las ranuras de la zona deconcentrado permite a las partculas pesadas gruesas ser retenidas con totalseguridad. Cuando el concentrado ha llegado a alcanzar una ley suficiente, laalimentacin es detenida (por tan solo 30 segundos). El rotor disminuye suvelocidad y mediante presin de agua se lava el concentrado que es

descargado por la parte baja del rotor y conducido a una canaleta.


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4. RESUMEN

Se revisa el proceso de concentracin gravimtrica de los minerales el cualobedece a los criterios de separacin atendiendo a la diferencia de pesosespecficos y a las ltimas tendencias en las cuales se incorpora la fuerzacentrfuga. Con esto se consigue incrementar y mejorar el criterio deconcentracin, el cual se ve fuertemente realzado aplicando las fuerzascentrifuga.

Los principales equipos que se utiliza en la concentracin gravimtrica estnde acuerdo a la granulometra de la partcula y son principalmente lascanaletas sluices las cuales se usan preferentemente a nivel artesanal, los jigs,las mesas gravimtricas, los conos y los espirales.

La fuerza centrfuga se incorpor en los equipos gravimtricos y permitirecuperar el oro fino en plantas aurferas gravimtricas que en el pasado noeran recuperables por mtodos tradicionales. De esta manera se logra aplicarfuerzas centrfuga desde 60 hasta 200 veces la gravedad.

En muchas plantas aurferas el oro es recuperado por etapas, es decir el orogrueso (mayor a 100 micras) es recuperado gravimtricamente o por mtodoscentrfugos y el oro fino no recuperable por estos mtodos de logra recuperarpor medio del proceso de flotacin o mtodos hidrometalrgicos como lacianuracin.

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