Concentracion Por Sorting Electrostatica Magnetica

SortingConcentración de Minerales por Selección

Concentración por selección

La selección manual de rocas data de tiempo inmemoriales y aún es

practicada, no obstante en la actualidad se han desarrollado equipos capaces

de automatizar el proceso.

Los primeros equipos de selección se desarrollaron en la industria alimenticia

en la década de 1950 (e.g., porotos, maní, etc.). En los 60’s se adaptaron para

separar entre rocas blancas y negras, pero no fue sino en los 70’s que se

desarrollaron los primeros equipos de selección eficientes para minería.

La selección mecanizada es más económica que la selección manual y se ha

utilizado con éxito en la industria del oro, magnesita (MgCO3), barita

(BaSO4), mármol entre otros.


Desventajas con respecto a otros métodos

A pesar de que se dispone de métodos automatizados de selección, este tipo

de concentración tiene desventajas con respecto a otros métodos debido a los

bajos volúmenes que se pueden procesar y el requerimiento de altas leyes y

liberación de minerales.


Clasificación mecanizada

Los equipos utilizados para concentrar minerales por selección están

limitados principalmente por:

� El tamaño de las partículas en la alimentación. Usualmente se utilizan

tamaños sobre 10 mm, aunque la selección se puede realizar con tamaños

bastante menores (+ 1 mm).

� El flujo de alimentación debe ser de monocapa y es necesario pre-tratarlo

mediante harneo para eliminar partículas finas y limpieza con agua o aire

para eliminar polvo.


Elementos de un equipo de selección

Un equipo de selección tiene cuatro componentes básicos:

� Sistema de alimentación

� Sistema óptico (sensor)

� Sistema computacional (capaz de discernir)

� Sistema de separación


Equipo de selección


Sistema de

alimentación

Sistema óptico

Sistema

computacional

Sistema de

separación

Selección fotométrica


Ejemplo:

Wolframita

Gs: 100 t/h

d = 2 – 4”

Equipo de selección (Mogensen MikroSort)


El mineral es alimentado en mono-

capa pero no en forma lineal. Un

computador, ayudado por dos

cámaras, determina qué partículas en

la mono-capa deben ser rechazadas

por una serie de sopladores operados

selectivamente.

Selección por color


Ejemplo:

Cuarzo

Gs: 60 t/h

d = 30 – 100 mm

Cuarzo con bajo

contenido de fierro

representa un 35%

de la alimentación

Imagen de Mogensen Allgaier Group

Ejemplo de alimentación y productos


Alimentación Producto Rechazado

Calcita (CaCO3)

Gs: 30 t/h, 300 rechazos por segundo

d = 15 – 40 mm


Ejemplo de alimentación y productos


Alimentación Producto Rechazado

Calcita (CaCO3)

Gs: 90 t/h, 20 rechazos por segundo

d = 60 – 120 mm


Concentración Electrostática

Separación electrostática

La separación electrostática, también llamada separación por alta tensión, se

basa en la diferencia en conductividad o carga superficial de las especies de

interés. Su aplicación más conocida es en la recuperación de minerales

valiosos de arenas de playa, sin embargo, últimamente ha recibido atención

por parte de la industria del reciclaje para separar metales de plásticos.

Concentración electrostática

Propiedades de los sólidos

Los sólidos se pueden clasificar de acuerdo a su resistividad (resistencia al

flujo de carga eléctrica) y a su habilidad para polarizarse frente a un campo

eléctrico (constante dieléctrica) en:

� Conductores

� No-conductores

� Semiconductores


Conductores

Los conductores presentan resistividades muy bajas (del orden de 10-5 ohm

cm), por lo que, incluso ante diferencias de potencial muy bajas permiten

flujo instantáneo de cargas. En el caso de que una carga sea transferida al

conductor, ésta es distribuida uniformemente para reducir a cero cualquier

diferencia de potencial. Tienen por lo tanto constantes dieléctricas muy

grandes, i.e., no se polarizan.


No-conductores

Los no conductores en cambio tienen resistividades altísimas (1014 ohm cm).

En teoría no permiten el flujo de cargas en su interior. Si una carga es

transferida al no conductor, ésta permanece en su superficie generando

diferencias de potencial que decaen lentamente. La constante dieléctrica para

un no conductor es pequeña.


Semiconductores

Presentan resistividades entre 1 y 1014 ohm cm. Tienen propiedades eléctricas

intermedias entre conductores y no conductores. Requieren de energía para

comportarse como conductores ya que ésta permite un re-acomodo de

electrones en el sólido (en cada átomo) que eventualmente permite la

conducción. Su comportamiento, frente a cargas eléctricas, está entre el de un

conductor y un no conductor.


Curvas de descarga de partículas


Carga de partículas por inducción en un campo eléctrico

Partículas sometidas a un campo eléctrico se comportan de modo diferente

dependiendo de si son conductoras o no. Partículas conductoras transportan

carga entre superficies con carga opuesta.


Carga de partículas por bombardeo iónico

Los gases se pueden ionizar frente a diferencias de potencial elevadas

produciendo descargas en corona. Partículas conductoras transfieren las

cargas recibidas a la superficie conectada a tierra, mientras que partículas no

conductoras son incapaces. Esto genera una fuerza de atracción entre la

superficie y la partícula no conductora.


Efecto corona


Fuerza imagen

Cuando una partícula no-conductora es cargada sobre una superficie

conectada a tierra, ésta experimenta una fuerza de atracción producida por

cargas imagen


Separación electrostática por bombardeo iónico

Partículas conductoras y no-conductoras se pueden separar en base al

principio de bombardeo iónico


Separador electrostático de tambor

Corresponde al esquema

general de separador

electrostático (alta tensión).

La acción combinada de

bombardeo iónico y campo

eléctrico favorecen la

separación de partículas

conductoras y no-conductoras


Factores que afectan la separación electrostática en un

separador de tambor

� Granulometría y forma: determinan la densidad de carga en las

partículas y la magnitud de la fuerza centrífuga.

� Densidad: afecta la magnitud de las fuerzas mecánicas en juego.

� Humedad relativa: afecta resistividad de no-conductores.

� Velocidad del rotor: aumentos en la velocidad de rotación disminuyen el

tiempo de carga y aumentan la fuerza centrífuga.

� Aumento del voltaje de corona: mejoran la separación pero podrían

saturar la capacidad de partículas conductoras para transferir carga.

� Diámetro del rotor: aumentos en el diámetro producen aumentos en el

tiempo de retención en el campo eléctrico. Puede ser de utilidad para separar

no-conductores de diferentes características.


Operación de separador electrostático de tambor

� Se pueden configurar en etapas rougher, cleaner y scavenger

� Granulometría de alimentación entre 60 y 500 um

� Velocidades de rotación (14” diámetro): 175 – 200 rpm para etapa rougher;

< 100 rpm en etapa cleaner para conductores, 200 – 500 rpm en etapa cleaner

para no-conductores

� Voltaje (DC) alrededor de 28 kV. Rango: 25 – 30 kV

� Para disminuir la presencia de no-conductores en el concentrado, se debe

aumentar el voltaje, disminuir la velocidad de rotación y disminuir el flujo de

alimentación.


Minerales separables en un separador de tambor

Minerales no-conductores que permanecen fijados al rotor: apatita,

barita, calcita, yeso, cuarzo, monacita, scheelita, zircón.

Minerales que son arrojados del rotor (semiconductores o conductores):

cromita, diamante, galena, oro, hematita, ilmenita, magnetita, pirita, rutilo,

esfalerita, wolframita.


Separación electrostática de partículas no-conductoras

Al frotar partículas no-conductoras de diferente naturaleza se produce una

transferencia de electrones entre ellas conocido como tribo-electrificación o

carga por roce. Si estas partículas son expuestas a un campo eléctrico, se

separarán producto de su diferencia de carga.


Separadores tribo-electrostáticos

Están compuestos por una zona de pre-carga donde se produce el roce

partícula-partícula y una zona de separación donde las partículas cargadas

son expuestas a una diferencia de potencial. Como las partículas tienen

cargas opuestas, desvían su trayectoria hacia lados opuestos.


Este principio ha sido

utilizado con éxito para

separar sílice de otros

minerales no-conductores

como carbonato de calcio,

fosfato y talco

Concentración Magnética

Separación magnética

Este tipo de concentración (separación) aprovecha las diferencias en las

propiedades magnéticas de las distintas especies minerales. Su aplicación

más importante es en la concentración de minerales de fierro, donde ha

estado en uso por más de dos siglos. El uso de magnetismo para retirar

fragmentos metálicos del mineral (bolas de acero, dientes de acero de

cargadores, etc.) representa un uso práctico en plantas de procesamiento de

minerales distintos del fierro.

Concentración magnética

Definiciones

Densidad de flujo magnético o inducción magnética (B): corresponde al

número de líneas (imaginarias) de fuerza magnética pasando por una unidad

de área. 1000 Gauss = 1000 líneas de flujo magnético/cm2. Otra unidad de

medida es el Tesla: 1 Tesla = 104 Gauss.

Susceptibilidad magnética (χχχχm): corresponde al grado de magnetización de

un material frente a campo magnético. Es adimensional y permite definir

entre materiales diamagnéticos, paramagnéticos y ferromagnéticos.

Permeabilidad magnética (µµµµ): es la capacidad del material para aceptar

magnetismo. Está relacionado con la susceptibilidad magnética según la

ecuación:


( )mχµµ += 10

µ0 corresponde a la permeabilidad del vacío

Clasificación de minerales

Los minerales se pueden clasificar según sus propiedades magnéticas en

diamagnéticos, paramagnéticos y ferromagnéticos.

� Minerales diamagnéticos y no-magnéticos: se caracterizan por ser

repelidos por imanes (diamagnéticos) o no afectados por campos magnéticos

(no-magnéticos). Por lo tanto no pueden ser concentrados con métodos

magnéticos. La susceptibilidad magnética de minerales diamagnéticos (χm)

tiene valor negativo.

� Minerales paramagnéticos: los momentos magnéticos dentro del mineral

se alinean en presencia de campos magnéticos. Esto hace que sean atraídos

por ellos. La susceptibilidad magnética de minerales paramagnéticos (χm)

tiene valor positivo. En esta categoría se puede distinguir entre minerales

débilmente magnéticos y moderadamente magnéticos.


Clasificación de minerales

Minerales débilmente magnéticos: pirita, esfalerita (se necesita sobre

18.000 Gauss para su separación). Hematita, bornita, calcopirita (requiere

entre 10.000 y 18.000 Gauss para su separación).

Minerales moderadamente magnéticos: ilmenita, pirrotita (requieren entre

5.000 y 10.000 Gauss para su separación).

� Minerales ferromagnéticos: son minerales en los cuales hay un

ordenamiento permanente de momentos magnéticos, por lo que mantienen un

magnetismo residual incluso al estar alejados de un campo magnético.

Requieren de bajas intensidades de campo para ser concentrados (500 – 5000

Gauss). Fierro metálico y magnetita son los principales representantes de esta

categoría.


Métodos de separación magnética

La separación magnética se puede producir en medios secos o húmedos. En

ambos casos se distingue entre métodos de alta intensidad y baja intensidad

dependiendo de si el mineral a separar es paramagnético o ferromagnético.

Se tiene entonces cuatro casos:

� Separación en seco de baja intensidad

� Separación en seco de alta intensidad

� Separación en húmedo de baja intensidad

� Separación en húmedo de alta intensidad


Separación en seco de baja intensidad

Un ejemplo de este tipo de separación lo constituye la remoción de material

de fierro (acero) de correas transportadoras. La remoción se puede lograr

mediante la instalación de un imán permanente (fijo) con limpieza manual o

algún método de remoción continua de acero.


Remoción de acero-fierro

Cuando hay una contaminación importante de fierro en el mineral, se utiliza

un método de remoción continuo como el que se muestra en la figura.


Separación en seco de baja intensidad

Concentración de minerales ferromagnéticos de tamaños gruesos (después de

chancado) + 6” – 2 ”.

Poleas magnéticas instaladas en correas transportadoras. En estos equipos la

superficie no magnética rota alrededor de su eje y los magnetos van ubicados

al interior, con polos opuestos ubicados de manera alternada. Diámetros de

18” a 48”.


Tambores magnéticos

Concentración de minerales ferromagnéticos de tamaños – 2 ”. En estos

equipos el imán o electroimán está en una posición fija, ocupando entre la

mitad y 2/3 de la circunferencia. El tambor, de material no magnético, gira a

velocidades de 30 a 80 rpm. Diámetros típicos 12” – 30” y largos de entre

18” y 60”. Capacidad para tambores grandes del orden de 100 t/h de mineral.


Separación en seco de alta intensidad

Se usa para separar minerales paramagnéticos moderada o débilmente

magnéticos y con tamaños más finos que los anteriores. Utilizan intensidades

de campo magnético del orden de 2 Tesla y tienen aplicaciones en la

separación de impurezas paramagnéticas de minerales tales como cuarzo y

calcita.


Separador Dings

Separador “lift-type”


Presentan una selectividad mejor que el separador Dings pero con una menor

capacidad.

Separador de correa Wetherill-Rowal


Separación en húmedo de baja intensidad

Permite la concentración de minerales ferromagnéticos a partir de pulpas.

Minerales con alto contenido de magnetita se pueden concentrar de este

modo. En la figura se aprecia el esquema típico de un separador magnético

de tambor.


Separación en húmedo de baja intensidad

Los separadores del tipo tambor son los más usados. Sus diámetros típicos

están entre 2’ y 3’ con largos de entre 1,5 y 3 veces el diámetro.

Usos: concentración de arenas ferromagnéticas (magnetita y ferrosilicio) y

para la concentración de minerales ferromagnéticos que requieren molienda

fina. Rango de tamaños de partículas de 80 µm a 5 mm. Cp = 20 a 55%.


Separación en húmedo de alta intensidad

Concentración de minerales

paramagnéticos a partir de pulpas.

Equipo: separador magnético Jones

de alta intensidad. Consiste en una

serie de rotores montados en un eje

vertical que rotan entre los polos de

un potente electroimán. Tiene una

entrada de agua a presión para lavar

el producto magnético.


Separador magnético Jones de alta intensidad

Se usa en concentración de

hematita, ilmenita, granate

y biotita y en la purificación

de minerales no metálicos

finos como arcillas, talco,

arenas para vidrio y

materiales cerámicos.

Rango de tamaños de

partículas de 10 a 500 µm.

Cp = 20 a 55%.


Diagrama de flujos


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