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UNIVERSIDAD DE ATACAMAFACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE METALURGIA

APUNTES DE CONCENTRACIÓN DEMINERALES II

Dr. Ing. OSVALDO PAVEZ

2005

CONTENIDOS

1. INTRODUCCIÓN

1.1. Características Generales de la Separación por Gravedad1.2. Criterio de Concentración1.3. Separadores de Concentración Gravitacional1.4. Clasificación de los Métodos Gravitacionales

2. SEPARACIÓN EN MEDIOS DENSOS2.1. Introducción2.2. Medios Densos

3. SEPARACIÓN EN CORRIENTES VERTICALES

4. SEPARACIÓN EN CORRIENTES LONGITUDINALES4.1. Introducción4.2. Separación por Escurrimiento Laminar4.2.1. Mesas vibratorias4.2.2. Espirales4.2.3. Vanners4.3. Escurrimiento en Canaletas4.3.1. Introducción4.3.2. Canaletas simples4.3.3. Canaletas estranguladas4.3.4. Concentración de cono Reichert

5. CONCENTRADORES CENTRÍFUGOS

5.1. Introducción5.2. Aplicaciones en Oro de los Concentradores Centrífugos5.3. El Concentrador Centrífugo Knelson5.3.1. Introducción5.3.2. Características y operación del concentrador Knelson5.3.3. Series de modelos de concentradores Knelson5.4. El Concentrador Centrífugo Falcon5.4.1. Concentrador Falcon serie SB5.4.2. Concentrador Falcon serie C5.5. El Concentrador Multi-Gravity Separator (MGS)5.6. El Jig Centrífugo Kelsey

6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

7. CONCENTRACIÓN MAGNÉTICA

7.1. Introducción7.2. Imanes Permanentes7.3. Separadores Magnéticos para la Separación de Fragmentos Metálicos7.4. Separadores Magnéticos que Operan como Concentradores y

Purificadores7.4.1. Separadores magnético por vía húmeda7.4.1.1.Separadores magnéticos de Tambor7.4.1.2.Filtros magnéticos7.4.1.3.Separadores magnéticos de alta intensidad por vía húmeda7.4.2. Separadores magnéticos por vía seca7.4.2.1.Separadores magnéticos de banda transversal de alta intensidad7.4.2.2.Separadores magnéticos de rodillo de alta intensidad7.4.2.3.Separadores magnéticos de tambor por vía seca, de baja, mediana y alta

intensidad7.5. Aplicaciones Generales de los Seaparadores Magnéticos que Utilizan

Magnetos Permanentes de Tierras Raras

8. CONCENTRACIÓN ELECTROSTÁTICA

8.1. Introducción8.2. Componentes de la Concentración Electrostática8.3. Mecanismos para Cargar Partículas8.3.1. Cargado de partículas mediante electrificación por contacto8.3.2. Cargado por corona – El separador de alta tensión8.3.3. Cargadio por inducción8.4. Separadores Electrostáticos8.4.1. Separadores electrostáticos electrodinámicos8.4.2. Separadores electrostáticos “Electro-estáticos”8.4.2.1.El separador tipo rotor8.4.2.2.El separador tipo placa8.5. Diagramas de Flujo con Separadores Magnéticos y Electrostáticos

9. REFERÉNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CONCENTRACIÓNGRAVITACIONAL

1. INTRODUCCIÓN

1.1. Características Generales de la Separación por Gravedad

Los métodos de separación por gravedad (concentración gravitacional) se usan paratratar una gran variedad de materiales, que varían desde los sulfuros metálicos pesadoscomo la galena hasta el carbón, en algunos casos con tamaños de partículas inferiores a5 micrones.

Los métodos de separación gravitacional perdieron importancia en la primera mitad delsiglo debido al desarrollo del proceso de flotación en espuma. Sin embargo, laseparación por gravedad ha tenido avances muy significativos en los últimos añosincrementándose su aplicación notoriamente. Este tipo de separación permanece comoel principal método de concentración para menas de oro, estaño y otros minerales dealto peso específico. Los métodos de concentración gravitacional cuando pueden seraplicados son preferidos en relación a los procesos de flotación debido a que los costosfavorecen su uso y además son menos contaminantes del medio ambiente. Losminerales que se liberan con tamaño superior a las dimensiones aceptadas en el procesode flotación se pueden concentrar aún más económicamente usando los métodosgravitacionales.

La concentración por gravedad es, esencialmente, un método para separar partículas deminerales de diferente peso específico debido a sus diferencias de movimiento enrespuesta a las acciones que ejercen sobre ellas, simultáneamente, la gravedad u otrasfuerzas. Se acepta generalmente que la concentración por gravedad es el más sencillo ymás económico de los métodos de concentración. El uso de este tipo de separación estárecomendado siempre que sea practicable porque permite la recuperación de mineralútil en un orden de tamaños tan gruesos como sea posible, reduciendo los costosinherentes a la reducción de tamaño y disminuyendo las pérdidas asociadas a estasoperaciones.

En general, los métodos de separación por gravedad se agrupan en tres categoríasprincipales : a) Separación por medios densos, en el cual las partículas se sumergen enun baño que contiene un fluido de densidad intermedia, de tal manera que algunaspartículas floten y otras se hundan; b) Separación por corrientes verticales, en la cualse aprovechan las diferencias entre velocidades de sedimentación de las partículaspesadas y livianas, como es el caso del jig; y c) Separación en corrientes superficialesde agua o “clasificación en lámina delgada”, como es el caso de las mesasconcentradoras y los separadores de espiral.

Cuanto más pequeñas son las partículas, más fuertes son, con relación a la gravedad, lasfuerzas hidráulicas y de viscosidad, por lo cual el rendimiento de la separación porgravedad decrece bruscamente en los intervalos de tamaño fino. Para superar estosproblemas en los últimos años se han desarrollado equipos de concentración basados enla fuerza centrífuga, los cuales permiten que la separación de las partículas finas tengalugar en un campo de concentración de varias G. Entre estos equipos centrífugos sedestacan los concentradores Knelson, Falcon, el jig centrífugo Kelsey y el concentradorMulti-Gravity Separator (MGS).

1.2. Criterio de Concentración

El criterio de concentración (CC) es usado en una primera aproximación y entrega unaidea de la facilidad de obtener una separación entre minerales a través de procesosgravitacionales, sin considerar el factor de forma de las partículas minerales. El criteriode concentración – originalmente sugerido por Taggart, con base en la experienciaindustrial – aplicado a la separación de dos minerales en agua, es definido por lasiguiente expresión:

CC = (Dh – Df)/(Dl – Df)

Donde :

Dh = densidad del mineral pesado.Dl = densidad del mineral liviano.Df = densidad del agua.

Para la wolframita y cuarzo, por ejemplo, el criterio de concentración tendrá el siguientevalor:

CC = (7,5 – 1)/(2,65 – 1) = 3,94

La tabla 1 muestra la relación entre el criterio de concentración e la facilidad de realizaruna separación gravitacional.

Tabla 1. Significado del criterio de concentración (CC).

CC Significado> 2,5 Separación eficiente hasta 200 mallas

2,5 – 1,75 Separación eficiente hasta 100 mallas1,75 – 1,50 Separación posible hasta 10 mallas, sin

embargo es difícil1,50 – 1,20 Separación posible hasta ¼”, sin embargo

es difícil

De acuerdo a algunos investigadores, el criterio de concentración puede ser muy útil sila forma de las partículas fuera considerada, en caso contrario, sorpresas desagradablesen cuanto a la eficiencia del proceso se pueden verificar en la práctica.De cualquier modo, la tabla 1 indica la dificultad de alcanzar una separación eficientecuando se tratan fracciones inferiores a 200 mallas (74 micrones). Debe señalarse, queel criterio de concentración fue sugerido en base a equipamientos que operan bajo lafuerza de gravedad, por lo tanto, la introducción de la fuerza centrífuga amplía laposibilidad de una separación más eficiente con materiales finos y ultrafinos.

1.3. Separadores de Concentración Gravitacional

Muchas máquinas diferentes se diseñaron y construyeron para efectuar la separación delos minerales por gravedad y se examinan con detalle en los textos más antiguos deprocesamiento de minerales.

El proceso de separación en medio denso (SMP) se utiliza ampliamente parapreconcentrar material triturado antes de la molienda. Para la operación eficiente detodos los separadores por gravedad se requiere que la alimentación esté cuidadosamentepreparada. La molienda es particularmente importante, pero las partículas de laalimentación deben tener el mayor tamaño compatible con una liberación adecuada, enla mayoría de las operaciones se necesita la remolienda de los productos medios(middlings). La molienda primaria se realiza en molinos de barras en circuito abiertosiempre que sea posible, pero si se necesita molienda fina, se efectúa una molienda enmolinos de bolas en circuito cerrado, de preferencia el circuito se cierra con harnerospara reducir la remolienda selectiva de los minerales pesados.

Los separadores por gravedad son extremadamente sensibles a la presencia de lamas(partículas ultrafinas), las cuales aumentan la viscosidad de la pulpa y por consiguienteel grado de separación, confundiendo el punto de corte visual. En la mayoría de losconcentradores por gravedad, es práctica común eliminar de la alimentación laspartículas menores que 10 micrones y desviar esta fracción hacia las colas, lo cualocasiona una considerable pérdida de valores. Muchas veces el deslamado se realizamediante el uso de hidrociclones, pero si se emplean clasificadores hidráulicos parapreparar la alimentación, es preferible deslamar en esa etapa ya que las fuerzas de corteque se producen en los hidrociclones tienden a degradar los minerales quebradizos.

Aunque la mayor parte del transporte de la pulpa se realiza por medio de bombascentrífugas y tubería, el flujo natural por gravedad se aprovecha mientras sea posible.Así muchas de las antiguas concentradoras por gravedad se construyeron sobre lasladeras de cerros para lograr este objetivo. La reducción del bombeo de lodo a unmínimo, no sólo reduce el consumo de energía, sino que también reduce la producciónde lamas en el circuito. Las velocidades de bombeo de la pulpa deben ser tan bajascomo sea posible y compatible con el mantenimiento de los sólidos en suspensión.

Uno de los aspectos más importantes en la operación de los circuitos gravitacionales esel correcto balance de agua dentro de la planta. Casi todas las concentradoras porgravedad tienen una densidad óptima de pulpa en la alimentación, siendo indispensableel control preciso de la densidad de pulpa en la alimentación fresca al proceso.Normalmente en la mayoría de las plantas es necesario recircular el agua, así se proveela capacidad adecuada del espesador y del ciclón resultando conveniente laminimización de la formación de lamas en el agua recirculada.

Si la mena contiene una apreciable cantidad de minerales sulfurados, entonces si lamolienda primaria es más fina que alrededor de 300 micrones, se deben extraer por unaflotación previa a la concentración por gravedad, ya que estas partículas reducen elrendimiento de las mesas concentradoras, espirales, etc. Si la molienda primaria esdemasiada gruesa para efectuar una flotación efectiva de los sulfuros, entonces el

concentrado por gravedad se remuele antes de extraer los sulfuros. Las colas de laflotación de los sulfuros normalmente se limpian mediante concentración por gravedad.

En muchas oportunidades el concentrado final obtenido mediante concentracióngravitacional se limpia por separación magnética, lixiviación, o algún otro método, paraeliminar la presencia de minerales contaminantes.

1.4. Clasificación de los Métodos Gravitacionales

Los métodos gravitacionales se pueden dividir en: a) Métodos de concentración enmedio denso, cuando la densidad del medio es intermedio a las densidades de lasespecies que se quieren separar; y b) Métodos de concentración en corrientes, cuandola densidad del medio es inferior a las densidades de las especies que se quieren separar.Los métodos de concentración en medio denso pueden ser estáticos o dinámicos. Losmétodos de separación en corrientes pueden ser por corrientes verticales, corrienteslongitudinales (escurrimiento laminar o escurrimiento en canaletas) y corrientesoscilatorias. En la figura 1.1 se presentan las características de concentración de losmétodos de separación en corrientes.

Figura 1.1. Características de concentración de los métodos de separación en corrientes.

2. SEPARACIÓN EN MEDIOS DENSOS

2.1. Introducción

La separación en medio denso consiste en separar sólidos en función de sus densidadesusándose como medio un fluido de densidad intermedia, donde el sólido de densidadmás baja flota y el de densidad más alta se va al fondo (se hunde).

Los medios densos usados son: líquidos orgánicos, solución de sales en agua y máscomúnmente suspensiones de sólidos de granulometría fina en agua.

La separación en medio denso se divide en dos métodos básicos: estático y dinámico.

En el sistema estático se emplean aparatos concentradores con recipientes de variasformas, donde la separación se realiza en un medio relativamente tranquilo bajo lainfluencia de simples fuerzas gravitacionales, en este sistema la única fuerza actuante esla fuerza de gravedad. La separación en los sistemas estáticos se realiza en estanques,tambores, conos y vasos. En las figuras 2.1 y 2.2 se presentan las características deoperación de los separadores de tambor.

La separación dinámica se caracteriza por el uso de separadores que emplean fuerzascentrífugas 20 veces mayores que la fuerza de gravedad que actúa en la separaciónestática. En la figura 2.3 se muestran los separadores en medio denso Dyna Whirlpool yciclón de medio denso, los cuales aplican un método dinámico de separación.

Teóricamente, cualquier tamaño de partícula puede ser tratada por medio denso.Prácticamente, en la separación estática se trabaja en un rango granulométrico de 150mm (6”) a 5 mm (1/4”), pudiéndose tratar tamaños de hasta 35,6 cm (14”). Por otraparte, en la separación dinámica el tamaño máximo tratable varía de 50 mm (2”) a 18mm (3/4”) y el mínimo de 0,5 mm (28 mallas) a 0,2 mm (65 mallas).

En general, se puede señalar que existiendo una diferencia de densidad entre laspartículas útiles y la ganga, no hay límite de tamaño superior, excepto el que determinala capacidad de la planta para manejar el material.

En la separación en medio denso es posible trabajar con menas en la que los mineralesestén regularmente unidos. Si los minerales valiosos están finamente diseminados, no sepuede desarrollar una diferencia apropiada de densidad entre las partículas que han sidotrituradas por la aplicación de una etapa de chancado grueso.

Figura 2.1. Características de los separadores de tambor observadas desde dosposiciones diferentes.

Figura 2.2. Separadores de tambor, mostrándose la foto del equipo y el proceso deconcentración de metales no ferrosos.

Figura 2.3. Separadores en medio denso que aplican método dinámico de separación: elDyna Whirloop y el ciclón de medio denso.

2.2. Medios Densos

El líquido ideal para utilizar como medio denso es aquel que tiene las siguientespropiedades: barato, miscible en agua, estable, no tóxico, no corrosivo, de bajaviscosidad y que tenga densidad ajustable en un gran intervalo.

Como no existe un líquido ideal, se han desarrollado y usado comercialmente variosmedios densos para separar minerales útiles de los estériles. Prácticamente, un mediodenso se debe caracterizar por lo siguiente: a) barato en el local de uso; b) establefísicamente, para que no se descomponga ni se degrade en el proceso; c) fácilmenterecuperable, pera ser reutilizado; d) químicamente inerte, para no atacar ciertosminerales; e) fácilmente removible de los productos de separación; f) tener bajadensidad; y g) tener la estabilidad que pueda mantenerse en el intervalo de densidadrequerida.

Tres tipos de medios densos son usados comercialmente: líquidos orgánicos, salesdisueltas en agua y suspensiones de sólidos de granulometría fina en agua.

Líquidos orgánicos. Estos líquidos tienen baja viscosidad, son estables y prácticamenteinmiscibles en agua. Su aplicación industrial es limitada debido a que se descomponenquímicamente, son tóxicos, corrosivos y de costo elevado. Los líquidos más usados son: yoduro de metileno (D = 3,32 g/cm3); tetrabromoetano (D = 2,96 g/cm3); bromoformo(D = 2,89 g/cm3); pentacloroetano (D = 1,67 g/cm3); tetracloruro de carbono (D = 1,50g/cm3). Algunos líquidos se pueden mezclar con tetracloruro de carbono y dar unavariedad de densidades menores.

Suspensiones de sólidos. Son los líquidos densos más utilizados en la industria. Sedefinen como líquidos en los cuales sólidos insolubles se dispersan manteniendo suscaracterísticas de fluidez. El agua se utiliza como el líquido de las suspensiones. Losfactores principales que se consideran en la elección del sólido para las suspensiones,son los siguientes: a) dureza alta; b) peso específico alto; c) estable químicamente,resistente a la corrosión; d) sedimentación lenta y viscosidad adecuada; e) distribucióngranulométrica, tamaño y forma de las partículas. Los materiales normalmente usadospara las suspensiones son: arcillas, cuarzo, barita, magnetita, galena, hierro-siliciomolido o atomizado y plomo atomizado. El hierro-silicio es el material más utilizado enlas suspensiones, pudiéndose alcanzar densidades de hasta 3,5 g/cm3. Las mezclas Fe-Sitienen entre 15 a 22 % de Si pueden ser usadas molidas y atomizadas y se recuperan porseparación magnética de baja densidad. Las mezclas con menos de 15 % de Si se cubrenrápidamente de Fe, mientras que a partir de 22 % de Si se tornan muy débilmagnéticamente. En la tabla 2.1 se presenta la granulometría de medios densos típicosde mezclas de Fe-Si.

Recuperación del medio denso. Los materiales usados en las suspensiones por suapreciable valor y por el alto costo de su preparación deben ser recuperados para sureutilización. En la figura 2.4 se presenta un esquema general de recuperación del mediodenso.

Algunas aplicaciones de los medios densos son las siguientes:

Producción de un concentrado final: carbón y algunos minerales industriales. Preconcentración: diamante, sulfuros y óxidos metálicos.

Tabla 2.1. Distribución granulométrica de medios densos correspondiente a mezclastípicas de hierro-silicio.

Tamaño(micrones)

65 Dmolido

(%)

100 Dmolido

(%)

150 Dmolido

(%)

270 Dmolido

(%)

FinoNormal

atomizado(%)

Ciclón 60atomizado

(%)

Ciclón 40atomizado

(%)

+ 210 1 - - - 1 - --210/+150 2 - - - 7 - --150/+105 5 1 1 - 10 2 --105/+74 12 4 1 - 15 5 2-74/+44 35 30 23 10 22 20 8

-44 45 65 75 90 45 73 90

Figura 2.4. Circuito de recuperación del medio denso.

3. SEPARACIÓN EN CORRIENTES VERTICALES

A pesar que en estos métodos también están presentes las fuerzas de separación decorrientes longitudinales, los efectos causados por corrientes verticales les confierencaracterísticas propias por eso se estudian separadamente. Uno de los equipos que esrepresentativo de la separación por corrientes verticales es el jig.

El jig se utiliza normalmente para concentrar material relativamente grueso y si laalimentación es adecuada y se encuentra bien clasificada por tamaños, no es difícilalcanzar una buena separación en los minerales con una gama medianamente limitadade densidad relativa entre el mineral útil y los estériles. Cuando la densidad relativa esgrande, es posible alcanzar una buena separación en un rango granulométrico másamplio. Las industrias del carbón, estaño, tungsteno, oro, bario y menas de hierro,operan muchos circuitos con jigs de gran tamaño. Estos equipos con una alimentaciónclasificada tienen una capacidad relativamente alta y pueden alcanzar buenasrecuperaciones hasta tamaños granulométricos de 150 micrones, y recuperacionesaceptables hasta 75 micrones. La presencia de altas cantidades de arenas finas y lamasdificultan el tratamiento, por lo cual el contenido de finos debe ser controlado paraconseguir óptimas condiciones de operación.

El jig es un aparato que permite alcanzar mejores resultados cuando se tratan menas deun estrecho rango granulométrico. Este equipo se aplica a menas de granulometría entre5 pulgadas y 1 mm, obteniéndose rendimiento superiores en fracciones granulométricasgruesas.

El proceso de separación con jig es probablemente el método de concentracióngravitacional más complejo, por causa de sus continuas variaciones hidrodinámicas. Eneste proceso, la separación de los minerales de densidades diferentes es realizada en unlecho dilatado por una corriente pulsante de agua, produciendo la estratificación de losminerales.

En el caso de los jigs las corrientes verticales son generadas por el movimiento depulsación del agua, al contrario de los elutriadores donde la corriente vertical se generapor una inyección de agua.

Los jigs de parrilla fija se pueden dividir en:

a) Jigs de pistón, en los cuales el movimiento de pulsación es producido por unpistón ubicado en un estanque de agua.

b) Jigs de diafragma, en los cuales las pulsaciones son producidas pormovimientos alternados de una pared elástica del propio estanque.

c) Jigs pulsadores, en los cuales las pulsaciones son producidas por chorrosdiscontinuos periódicos del agua y del aire.

En la figura 3.1 se presentan los tipos de jigs de lecho fijo.

Hay diferentes tipos de jigs, los cuales difieren por la geometría, accionamiento, y otrosdetalles de construcción. A pesar de la gran variedad de jigs se puede decir que ellos secomponen de los siguientes elementos básicos:

Figura 3.1. Tipos de jigs de lecho fijo.

a) Una caja fija, en cuyo interior el medio fluido sufre el movimiento de impulsióny succión.

b) Un mecanismo de accionamiento, generalmente compuesto de motor, pistón,sistema de lubricación, etc.

c) Una criba para mantener el lecho.d) Un sistema de descarga del flotado y del hundido.

En cuanto al sistema de accionamiento, existen jigs con accionamiento mecánico,hidráulico-mecánico, hidráulico y neumático.

Varios factores ejercen influencia en la estratificación obtenida en un jig, entre estos sepueden señalar el tipo de lecho, distribución de la mena, distribución del agua,frecuencia, amplitud, etc.

Según Gaudin, tres son los efectos principales que contribuyen a la estratificación en losjigs:

a) Clasificación por caída retardada.b) Aceleración diferencial en el inicio de la caída.c) Consolidación intersticial al final de la caída.

Acción de caída retardada. Si se considera una mezcla de partículas en una columnahidráulica, donde existen corrientes ascendentes en su interior, la fuerza de gravedadejercida en las partículas será en dirección contraria a la fuerza producida por estascorrientes. Así, las partículas se dividen en dos categorías : aquellas en que la fuerza degravedad es mayor que la impuesta por la corriente ascendente, y que por lo tanto sedacumularán en el fondo y las que, por el contrario, no tienen esta fuerza gravitacional, yserán arrastradas por la corriente. Estas partículas en sedimentación pueden aún chocarentre sí, alternando el régimen de caída libre para caída retardada. Este es el caso del jig.Debe recalcarse que la razón de separación es mayor en condiciones de caída retardadaque en caída libre.

Aceleración diferencial en el inicio de la caída. Cada partícula tendrá al inicio de lacaída un determinado valor de aceleración, que puede ser determinado por la ecuación:

m dv/dt = mg – m”g – R(v)

donde:

m = masa de la partículam” = masa del líquido desplazadog = aceleración de gravedadR(v) = resistencia del medio al movimiento de la partícula

En el inicio del movimiento R(v) = 0, luego:

dv/dt = (m – m”/m)g

debido a que la partícula y el fluido desplazado tienen igual volumen:

dv/dt = (1 – Df/Ds)g

Ds y Df son las densidades del sólido y del fluido, respectivamente.

Se puede apreciar que la aceleración inicial depende del valor de la densidad del sólidoy del fluido. La distancia recorrida por las partículas en el jig depende mucho más de lasaceleraciones iniciales (velocidades iniciales) que de las velocidades terminales. Estosignifica que las partículas estarán más afectadas por la aceleración inicial que por suvelocidad terminal, es decir, serán más afectadas por su densidad, que por su tamaño.Así, si se quiere separar partículas minerales pequeñas (pero pesadas) de partículasgrandes (pero livianas), se necesita un jig de ciclo corto ya que en cada pulso un iniciode un nuevo periodo de caída.

Consolidación intersticial al final de la caída. Las diferentes partículas de la mismaespecie o especies diferentes no recorren las mismas distancias durante cada uno de losperiodos de la caída a que son sometidas. Ellas también alcanzan un estado de reposo endiferentes instantes. Existe un espacio de tiempo en que las partículas pequeñas estándepositadas sobre el lecho de las partículas gruesas, las cuales están compactadas unas aotras, incapaces de moverse, mientras que las pequeñas están libres. Las partículaspequeñas se depositan en los intersticios entre las partículas gruesas, así, laconsolidación intersticial permite que los granos pequeños, pesados, se muevan a travésde los intersticios, inclusive después que el lecho inicie su compactación. Larecuperación de las partículas finas depende de la duración del ciclo de consolidación.

En la figura 3.2 se presentan los tres mecanismos básicos del jig aplicado a partículasesféricas. En la figura 3.3 se muestra el funcionamiento del jig Denver.

En resumen, en el jig gran parte de la estratificación supuestamente ocurre durante elperiodo en que el lecho está abierto, dilatado, y resulta de la sedimentación retardada,acentuada por la aceleración diferencial. Estos mecanismos colocan los granosfinos/livianos arriba y los granos gruesos/pesados en el fondo del lecho. Laconsolidación intersticial, durante la succión, pone las partículas finas/pesadas en elfondo y las gruesas/livianas en la parte superior del lecho. Los efectos de impulsión ysucción, si se ajustan adecuadamente, deben resultar en una estratificación casi perfecta,según la densidad de los minerales. En la figura 3.4 se presenta el efecto que produce ellecho abierto y el lecho cerrado en la separación del jig.

La distribución de flujos y sólidos en el jig comprende básicamente tres capas : capasuperior, capa rougher (desbastadora) y capa separadora.

La capa superior es una capa transportadora, fina y fluida, responsable por elesparcimiento de la alimentación (de manera que todas las partículas alcancen la capadesbastadora) y por la rápida eliminación de lamas y otros materiales no deseados. Lacapa rougher (desbastadora), es aquella en la cual las partículas livianas soninmediatamente eliminadas para la capa superior y las partículas de densidadindeterminada son rápidamente pasadas a la capa separadora, la cual acepta y deja pasarlas partícula pesadas y elimina los medios. En la figura 3.5 se muestran las diferentescapas en el funcionamiento del jig

Figura 3.2. Los tres mecanismos básicos del jig aplicado para cuatro partículasesféricas.

Figura 3.3. Funcionamiento del jig Denver.

Figura 3.4. El efecto que produce el lecho abierto y el lecho cerrado en la separación deljig. Lecho cerrado, solamente consolidación intersticial. Lecho abierto, las partículasgrandes y pesadas pasan a través del él.

Figura 3.5. Distribución de flujos y sólidos en el jig, mostrándose la capa superior, lacapa rougher (desbastadora) y la capa separadora.

Los lechos utilizados en el jig pueden ser de varios materiales y de formas diferentes.Los lechos pueden ser de bolas de acero, de hierro, de mena o de material con densidadintermedia. En general, se deben tener los siguientes cuidados:

El lecho no debe tener una alimentación de partículas de tamaño inferior a lacriba, ni de tamaño próximo a la dimensión de la abertura de ésta.

Un lecho formado por partículas grandes puede tener el inconveniente de nodesplazarse cunado se produce un impulso ascendente, anulando el efecto dejigagen.

La altura del lecho, cuando es muy pequeña, puede producir un efecto deturbulencia que perturbará el movimiento alternado de impulsión y succión. Demodo general, cuanto más fina es la alimentación, más espesa es la capa dellecho.

En relación a la criba, la abertura mínima de ésta debe ser igual a dos veces el tamañomáximo de la partícula de la mena que se va a concentrar, para evitar el entupimiento delas aberturas. Se recomienda una abertura igual a tres veces el tamaño de la partículamayor, entendida ésta como el tamaño de partícula cuyo porcentaje retenido acumuladosea 5 %. Las cribas son de acero, goma o poliuretano.

Aplicaciones de los jigs. Actualmente, la mayoría de los jigs actúan en el tratamientoprimario de menas de aluvión o placer y en la preparación de carbón. En el primer caso,la ley del mineral valioso es muy baja y muchas veces no es posible el levantamiento debalances de masa que permitan la determinación de la eficiencia del proceso. En eltratamiento de menas de estaño y oro, el tamaño máximo está normalmente entre 10 a20 mm, a pesar de ser remota la ocurrencia de materiales de estas dimensiones. En eltratamiento de carbón es posible la alimentación de partículas de hasta 200 mm, a pesarde ser común la remoción de partículas de tamaño superior a 50 mm. Otras aplicacionesde la concentración con jigs se presentan en el tratamiento de menas de estaño,manganeso, hierro. En la figura 3.6 se muestra un flow sheet de tratamiento de unamena de manganeso usando jigs.

Figura 3.6. Flow sheet de tratamiento de una mena de manganeso usando jigs.

4. SEPARACIÓN EN CORRIENTES LONGITUDINALES

4.1. Introducción

Corrientes longitudinales aplicadas a partículas en sedimentación producen almovimiento de caída un movimiento longitudinal. Durante la sedimentación, laspartículas trazan trayectorias diferentes de acuerdo con el tiempo a que quedanexpuestas a las corrientes longitudinales.

Las partículas mayores y de mayor peso específico tienen mayor velocidad de caída, ysedimentan en primer lugar, próximo al punto de la alimentación. Las partículasmenores y más livianas sufren mayor acción de transporte longitudinal, y sondepositadas más lejos. Otras partículas son depositadas de acuerdo con sus velocidadesde caída, que dependen de sus tamaños y pesos específicos. Partículas de tamaños ypesos específicos diferentes pueden depositarse en el mismo lugar, si obedecen loseñalado anteriormente.

En la separación por corrientes longitudinales son observados dos tipos deescurrimientos: el escurrimiento laminar y el escurrimiento en canaletas. Entre losprincipales equipamientos en los cuales la concentración se realiza en régimen deescurrimiento laminar, se destacan las mesas vibratorias, las espirales y los vanners.Además de estos equipamientos, se puede citar, entre otros, la mesa de Bartles-Mozley.Esta mesa, se emplea para la concentración de minerales finos (entre 100 micrones a 5micrones, pudiendo llegar, a 1 micrón) esta constituida de 40 superfícies planassuperpuestas y espaciadas entre sí, siendo la alimentación distribuida igualmente paracada plano. En la figura 4.1 se muestra la meas de Bartles-Mozley. Por otra parte, laseparación mediante régimen de escurrimiento en canaletas se presenta en canaletassimples, canaletas estranguladas y cono Reichert.

4.2. Separación por Escurrimiento Laminar

4.2.1 Mesas vibratorias

Las mesas vibratorias son equipamientos de concentración que actúan a través desuperficies con movimientos acelerados asimétricos, combinados muchas veces con elprincipio de escurrimiento laminar.

En 1985 fue lanzada la mesa de Wifley que vino a constituirse en el principal modelo demesa vibratoria. Efectivamente, solamente después de la constatación de su eficiencia eluso de la mesa fue propagado y surgieron nuevos modelos. En la tabla 4.1 se presentanlos diferentes modelos de mesas Wilfley. Algunas de estas mesas vibratorias semuestran en la figura 4.1.

Tabla 4.1. Modelos de mesas Wilfley.

Modelo Flujo másico de sólido (kg/h)500 5 – 15800 5 – 303000 100 – 8007000 500 – 25008000 200 - 2500

Figura 4.1. Mesas Wilfley.

La mesa de Wilfley tuvo como principal modificación el cubrimiento parcial del tablerocon “riffles” paralelos al eje longitudinal que posibilitó el tratamiento de la alimentacióngruesa y aumentó su capacidad. Los “riffles” fueron introducidos con las siguientesfinalidades : formar cavidades donde ocurra la formación de lecho y estratificación poracción semejante a la encontrada en el jig, ocultar las partículas pesadas para latransmisión de las vibraciones e exponer las partículas grandes y livianas al flujotransversal de agua de lavado después de la estratificación. La mesa Wilfley dispone deun mecanismo que proporciona un movimiento de vibración lateral diferenciado ensentido transversal al flujo de pulpa que causa el desplazamiento de las partículas a lolargo de los “riffles”.

Los “riffles” tienen las siguientes funciones:

Retener las partículas pesadas en el fondo. Transmitir efectivamente la acción de estratificación del “deck” a la pulpa. Tornar el flujo turbulento para producir la separación entre las partículas.

Mecanismos de separación de la mesa vibratoria. Los mecanismos de separación queactúan en la mesa vibratoria pueden ser mejor comprendidos si se consideranseparadamente la región de la mesa con “riffles” y la región lisa. Las partículasminerales alimentadas transversalmente a los “riffles”, sufren el efecto del movimientoasimétrico de la mesa, resultando en un desplazamiento de las partículas para adelante;las pequeñas y pesadas se desplazan más que las gruesas y livianas. En los espaciosentre los “riffles”, las partículas se estatifican debido a la dilatación causada por elmovimiento asimétrico de la mesa y por la turbulencia de la pulpa a través de los“riffles”, comportándose este lecho entre los “riffles” como si fuera un jig en miniatura– con sedimentación retardada y consolidación intersticial (improbable la aceleracióndiferencial) – haciendo que los minerales pesados y pequeños queden más próximos a lasuperficie que los grandes y livianos. Las camadas superiores son arrastradas por sobrelos “riffles” por la nueva alimentación y por el flujo de agua de lavado transversal. Los“riffles” van disminuyendo de altura de modo que, progresivamente, las partículas finasy pesadas son puestas en contacto con el film de agua de lavado que pasa sobre los“riffles”. La concentración final tiene lugar en la región lisa de la mesa, donde la capade material se presenta más fina. La resultante del movimiento asimétrico en ladirección de los “riffles” y de la velocidad diferencial en escurrimiento laminar,perpendicularmente, es el esparcimiento de los minerales. En la figura 4.2 se muestra elmovimiento de las partículas en una mesa vibratoria, mientras que, en la figura 4.3. sepresenta la estratificación vertical de las partículas entre los “riffles”.

En relación al revestimiento del “deck” de la mesa, los diferentes materialesimpermeables se han utilizado son: linóleo, goma natural, goma sintética, uretano,metano impregnado de zircón y fibra de vidrio.La mesa vibratoria se utiliza desde hace varias décadas, siendo un equipamientodiseminado por todo el mundo para la concentración gravitacional de menas y carbón.Es considerada de modo general el equipo más eficiente para el tratamiento demateriales con granulometría fina. Su limitación es la baja capacidad de procesamiento(menos de 2 ton/h), haciendo que su uso, particularmente con menas de aluviones, serestrinja a las etapas de limpieza. Es un equipamiento muy utilizado en la limpieza deconcentrado primario o secundario de menas de oro libre y menas aluvionares.

Figura 4.2. Movimiento de las partículas en una mesa vibratoria parcialmente“riffleada” y una mesa vibratoria totalmente “riffleada”.

Figura 4.3. Estratificación vertical de las partículas entre los “riffles”.

Las variables de diseño de la mesa vibratoria son: forma de la mesa, tipo de material dela superficie de la mesa, forma y distribución de los “riffles”, profundidad de los“riffles” (altura de los “riffles”), sistema de aceleración y desaceleración, forma de laalimentación de la pulpa y distribución del agua de lavado. Por otra parte, las variablesoperacionales son las siguientes: inclinación de la mesa, porcentaje de sólidos de lapulpa alimentada, flujo de agua de lavado, posición de los cortadores de productos,frecuencia de vibración de la mesa y longitud del desplazamiento de la superficie de lamesa al vibrar.

La capacidad de la mesa depende de la frecuencia, inclinación, cantidad de agua,características de la mena, densidades de las partículas útiles y de los estériles, forma delas partículas, granulometría de la alimentación. La capacidad varía de 5 ton/día(materiales finos) hasta aproximadamente 50 ton/día (materiales gruesos). Losconsumos de agua serían los siguientes: 38-83 L/min (alimentación) y 11-45 L/min(lavado). El consumo de potencia medio por mesa es de 0,6 HP.

El límite superior del tamaño de partículas minerales tratadas en las mesas vibratorias esde aproximadamente 2 a 3 mm (para carbón puede llegar hasta 15 mm), mientras que eltamaño mínimo de las partículas que se pueden concentrar en estos equipamientos esdel orden de 75 micrones. Es necesario señalar que el tamaño mínimo de los materialesque se pueden tratar en una mesa es función del volumen de agua y del movimiento dela mesa, siendo esencial que las partículas sedimenten para que puedan ser recogidas enel concentrado.

El porcentaje de sólidos en la pulpa alimentadas debe ser suficientemente bajo parapermitir la estratificación y dilatación entre los “riffles”. Densidades de pulpa máximastípicas son del orden de 25 % para las arenas y de 30 % para materiales finos.

Las características operacionales de las mesas vibratorias en etapa “rougher”, etapa“cleaner” y en el tratamiento de partículas finas y gruesas son las siguientes:

Etapa rougher: más agua, más mena, más inclinación, golpes más largos, rifflescompletos.Etapa “cleaner”: menos agua, menos mena, menor inclinación, golpes más cortos,“riffles” parciales.Alimentación fina: menos agua, menos alimentación, mayor velocidad, golpes máscortos, “riffles” bajos.Alimentación gruesa: más agua, más alimentación, menor velocidad, golpes máslargos, “riffles” altos.

Las aplicaciones de las mesas vibratorias se podrían resumir en lo siguiente:

Limpieza de carbón fino. Tratamiento de óxidos de estaño (casiterita), tungsteno, tantalio, zirconio,

cromo, minerales industriales y arenas, plomo, cinc. Tratamiento de menas de oro libre y menas aluvionares. Tratamiento de escorias y residuos.

En las figuras 4.4 y 4.5 se presentan flow sheet de tratamiento de minerales en loscuales se utilizan mesas vibratorias.

Figura 4.4. Circuito de lavado de carbón fino.

Figura 4.5. Flow sheet de tratamiento de una mena de tantalio.

4.2.2. Espirales

El primer tipo de espiral Humphrey fue introducido en 1945. El principio básico se hamantenido hasta la actualidad, pero con evoluciones considerables en cuanto al diseñoy técnicas de fabricación. Los materiales de construcción empleados han evolucionadodesde la madera y hierro fundido hasta el poliéster reforzado con fibra de vidrio,pasando por aleaciones, hormigón, goma, etc.

Actualmente, la mayoría de los fabricantes construyen en poliéster reforzado con fibrade vidrio, con recubrimientos de poliuretano o goma, y este relativamente sencilloproceso de fabricación ha sido uno de los motivos del rápido avance en el diseño deestos separadores. Los mayores avances en el diseño han incidido en el perfil y paso dela espiral. El campo de aplicación se ha expandido principalmente, debido al desarrollode espirales en las cuales el paso y el perfil cambian a lo largo de su longitud.

Las espirales se dividen en dos tipos: espirales de múltiples retiradas y espirales deretiradas limitadas. La tecnología se está inclinando a la construcción de espirales conmenos puntos de retiradas del concentrado, varias con un único punto en el fondo de lahélice. También el agua de lavado ha sido reducida e incluso en algunos casos ha sidoeliminada.

La espiral consiste de un canal helicoidal cilíndrico con sección transversal semicircular modificada. En la parte superior existe una caja destinada a recibir laalimentación en forma de pulpa. A medida que ella se escurre, las partículas máspesadas se encuentran en una faja a lo largo del lado interno del flujo de la pulpa y sonremovidas por aberturas localizadas en la parte más baja de su sección transversal.Existen dos aberturas para cada vuelta de la espiral. Estas aberturas están provistas deun dispositivo que permite guiar los minerales pesados para obtener la separacióndeseada, a través de una regulación conveniente. Cada abertura es conectada a un tubocolector central, a través de mangueras de tal forma que se juntan los materialesrecogidos en las diferentes aberturas en un único producto. En el extremo inferior delcanal existe una caja destinada a recoger los minerales livianos que no son recogidospor las aberturas.

El principio de funcionamiento de la espiral es una combinación de escurrimientolaminar y acción centrífuga. Una vez en la espiral, los minerales comienzaninmediatamente a depositarse de acuerdo a sus tamaños, forma y densidades. Partículasde mayor peso específico se depositan casi inmediatamente. Una vez en contacto con lasuperficie del canal o próximo de ella, estas partículas son aprisionadas por una películade fluido adherente a la superficie. Esta película se mueve con velocidad mucho menorque el resto de la corriente fluida que contiene los minerales livianos y pequeños que nose depositaron. Como resultado, la pulpa se divide en dos partes distintas: la películafluida conteniendo los minerales predominantemente gruesos y pesados y el resto de lacorriente, conteniendo los minerales pequeños y livianos y casi toda el agua introducidacon la pulpa. La película fluida prácticamente no tendrá su trayectoria influenciada porla acción centrífuga y se moverá lentamente para el interior del canal donde seráremovida por las aberturas. Al contrario, el resto de la corriente fluida, libre de la acciónde fricción con la superficie del canal, desarrolla una velocidad varias veces mayor,siendo lanzada contra la parte externa del canal, por la acción centrífuga. Así, la

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diferencia de las fuerzas centrífugas, actuando sobre las dos corrientes, causa unarotación transversal mientras ellas se mueven a través del canal. Esta rotación de lacorriente actúa en el sentido de remover los minerales pesados en dirección a lasaberturas y los minerales livianos para el interior de la corriente, de tal forma queadquieran trayectorias diferentes y se separen. En la figura 4.6 se muestraesquemáticamente la distribución de las partículas en la sección transversal de unaespiral.

En cada abertura donde se recogen los minerales pesados se adiciona transversalmentea la corriente una cantidad de agua suplementaria que tiene como finalidad suplir lapulpa de la cantidad de agua que se pierde en las aberturas e devolver a la corrientefluida las partículas no recogidas, para que sean reclasificadas. Esta agua recibe elnombre de agua de lavado y auxilia considerablemente el proceso.

La concentración en espirales ocurre rápidamente. Una vez introducida la pulpa,posteriormente en las dos primeras vueltas se puede retirar un concentrado puro. Elmaterial recogido por las aberturas de las últimas vueltas puede ser retiradoseparadamente, pasando en este caso a constituir un producto medio.

La espiral que ha sido largamente utilizada es la espiral Humphrey (introducida en1945), la cual es fabricada básicamente en dos modelos: el primero conteniendo 5vueltas, cuando se destina a las primeras etapas de concentración de menas de alto pesoespecífico, o de 3 vueltas, para las etapas de purificación de estas mismas menas; elsegundo conteniendo 6 vueltas, usada principalmente para la concentración de carbónfino, o menas de bajo peso específico.

Un modelo conteniendo varias innovaciones fue desarrollado por la Mineral DepositsLimited de Australia: el concentrador espiral Reichert. Este equipo consiste de unahélice continua de fibra de vidrio, conteniendo revestimiento de poliuretano y goma enlas regiones de mayor desgaste. Son fabricados diferentes modelos: el modeloconvencional, conteniendo una hélice simple; el modelo doble, conteniendo dos hélicesindependientes que se enrollan en torno del mismo eje. El modelo doble presenta lassiguientes ventajas: es aproximadamente 5 veces más liviano que los modelos de hierrofundido y ocupan la mitad del espacio ocupado por los modelos convencionales.

Actualmente, las mejoras en los diseños de las espirales Reichert, junto con lautilización de nuevos materiales más livianos en su construcción, han permitido montaren una misma columna, una, dos, tres y hasta cuatro canales entrelazados alrededor dela columna de soporte del centro, formando lo que se conoce como espirales simples(“single”), gemelas (“twin”), triples (“triples”), etc. Pueden formarse bancos deespirales con hasta 8 columnas formando un módulo muy compacto. De este modo,pueden formarse unidades agrupando hasta 24 o 32 canales con capacidades del ordende 60 ton/h, y ocupando un espacio muy reducido. La relación capacidad/superficieocupada es mucho más favorable que para otros equipos como mesas vibratorias, jigs,etc. El consumo de agua con el empleo de esas nuevas espirales se ha reducidoconsiderablemente. Además, y ésta es la mayor innovación y ventaja, especialmente encuanto a la flexibilidad de la operación, no poseen tomas de concentrado, por lo cual losproductos obtenidos (concentrado, medios y relaves), son separados al final del canalmediante una cuchillas ajustables, lo cual simplifica notoriamente el control y operacióndel equipo. En la figura 4.7 se muestra un módulo de espirales.

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Figura 4.6. Sección transversal de una espiral mostrando la posición del concentrado,productos medios y relave.

Figura 4.7. Módulo de espirales.

A continuación se describen las principales características funcionales de las espirales:

La capacidad de tratamiento de sólidos varía de 0,5 a 2,5 ton/h, la tasa másutilizada es 1,5 ton/h. El flujo de pulpa de la alimentación depende de lascaracterísticas de la mena. Para materiales finos se aconsejan flujos de 50 a 60L/min; para materiales medios, 70 a 90 L/min y para materiales gruesos, entornode 110 L/min.

El consumo de agua para cada espiral, incluyendo el agua de lavado, varía de 50a 110 L/min. Industrialmente, esta agua es normalmente recuperada yrecirculada. Debe señalarse que la nueva generación de espirales no necesitaaporte de agua de lavado (“waterless”), ya que funciona eficientemente sin eluso de esta agua.

El porcentaje de sólidos es de 20 a 30%, pulpas que contienen granulometríagruesa pueden operar con hasta 50% de sólidos. Sin embargo, las espirales másmodernas pueden trabajar con porcentajes de sólidos superiores a losconvencionales, 30 a 50%.

Los límites granulométricos de los minerales pesados contenidos en la pulpadeben ser de 8 mallas hasta 200 mallas. El tamaño de los minerales de bajo pesoespecífico contenido en la pulpa no es crítico, pudiendo variar hasta 4 mallas sinperjudicar el desempeño. Cuanto más amplio es el rango granulométrico, menorserá la eficiencia del equipo. Por otra parte, debe señalarse que la eficiencia delas espirales disminuye para granulometrías inferiores a 200 mallas.

La diferencia de pesos específicos entre los minerales útiles y los minerales de laganga debe ser siempre mayor que 1,0 para que se obtenga una concentraciónsatisfactoria. La eficiencia tiende a incrementarse con el aumento de los pesosespecíficos de los minerales pesados.

La forma o tamaño de las partículas puede influir de tal forma a la concentraciónque en ciertos casos, tratando minerales de pesos específicos muy próximos sepuede alcanzar una buena separación.

A menudo un proceso de concentración gravitacional, a similitud de los procesos deflotación, precisa de varias etapas de concentración: desbaste (“rougher”), limpieza(“cleaner”), afino (“recleaner”), barrido (“scavenger”). En la figura 4.8 se presenta uncircuito de concentración gravimétrico con espirales en tres etapas.

Las aplicaciones de las espirales serían las siguientes:

Producción de un concentrado y un relave en una etapa solamente. Producción de un concentrado final y el relave se trata en otro proceso. Producción de un concentrado “bulk” de varios minerales pesados (la separación

se realiza por otro proceso) y un relave final. Tratamiento del material “scavenger” de otro proceso. En un circuito cerrado de molienda, recuperando los minerales pesados y

liberados.

En cuanto a las menas y minerales que se pueden tratar mediante concentración enespirales, se pueden mencionar los siguientes:

Menas de hierro.

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Minerales de arenas de playa. Oro y plata Cromita, tantalita, scheelita, barita, casiterita. Minerales de plomo y cinc Carbón

Figura 4.8. Flow sheet de concentración gravitacional utilizando espirales en tres etapas.

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4.2.3. Vanners

Los vanners son concentradores gravitacionales en húmedo que trabajan en régimen deescurrimiento laminar.

Consisten de una correa sin fin, ligeramente inclinada en relación a la horizontal, y querecibe movimientos oscilatorios en el plano de la correa destinados a estratificar lapulpa. Esta agitación auxilia la sedimentación de los minerales de mayor pesoespecífico para las capas inferiores próximas de la correa y aún ayuda a expulsar losminerales livianos para las capas superiores del flujo de la pulpa. Un movimiento lentocontínuo de la correa para arriba, arrastra los minerales pesados en el sentido contrariode la corriente que contiene los minerales livianos en suspensión, de modo que seseparen. Los minerales livianos son descargados en una canaleta , mientras que losminerales pesados continúan adheridos a la correa hasta que ella se introduce en untanque que los recoge mediante un chorro de agua.

Las correas son generalmente de 4 a 6 pies de ancho por 12 pies de largo. La velocidadde la correa es la principal variable de operación, normalmente se usa entre 22 a 80pulgadas por minuto. La inclinación puede variar entre 2 a 8 pulgadas en 12 pies. Elnúmero de vibraciones por minuto varía de 120 a 280.

El tamaño de máximo de la mena no debe ser superior a 1 mm. El rango de tamañoideal es de 0,01 mm a 0,25 mm.

Actualmente, los vanners son equipos que están prácticamente en desuso.

4.3. Escurrimiento en Canaletas

4.3.1. Introducción

El escurrimiento en canaletas se caracteriza por la existencia de una masa de partículasminerales en suspensión o arrastrada por una corriente de agua a lo largo de unacanaleta, que está sujeta a fuerzas gravitacionales y de presión de la corriente, llevandoa una estratificación por densidad.

Es importante observar que este tipo de escurrimiento no se confunde con elescurrimiento laminar. En el escurrimiento en canaletas, las fuerzas de atricción y losmecanismos de adherencia entre partículas y superficie de arrastre, características delescurrimiento laminar, no tiene efecto significativo en la estratificación. También en lascanaletas, los volúmenes de agua usados son considerablemente mayores y porconsiguiente el régimen de escurrimiento es algo tumultuoso, muy diferente del régimende lámina líquida observado en el escurrimiento laminar.

4.3.2. Canaletas simples

Las canaletas (“sluices”) son posiblemente los aparatos concentradores más primitivosque se conocen. Son usados principalmente para el tratamiento de menas aluvionares enlos cuales el mineral valioso se encuentra libre en granulometría fina y la diferencia desu peso específico en relación al de los minerales de la ganga es grande. Su aplicaciónprincipal es en la concentración del oro, platino y casiterita. Generalmente sonconstruidas de tablas y contienen el piso irregular para aprisionar los minerales pesados.El piso irregular se consigue desgastando el fondo, con tacos de madera, bloques,reglas, gradas, etc. Estos resaltos son llamados “riffles”, debido a su función de recogerde la corriente de agua los minerales pesados y transportarlos.

La selección de la forma del “riffles” ideal depende de las necesidades de transporte,tamaño y cantidad de material valioso. Todas ellas son construidas en módulos quefacilitan su instalación y su remoción.

El tamaño de las canaletas es variable. Existen canaletas de 12 pulgadas hasta 10 pies deancho por 6 pulgadas hasta 4 pies de profundidad. Presentan una inclinación quedepende principalmente de los tamaños mayores de la alimentación y de la cantidad deagua disponible. Su largo depende de la fineza y del peso específico de los mineralesvaliosos y de la distancia que los minerales estériles deben ser transportados. El largovaría generalmente de 50 a 150 metros.

La operación de las canaletas es intermitente. La alimentación se realiza por la partesuperior y dura el tiempo necesario para saturar la canaleta. Posteriormente los “riffles”son desmontados y el material pesado es recogido. En el caso del oro, este material aúnpuede ser enriquecido en bateas.

4.3.3. Canaletas estranguladas

La canaleta estrangulada (“pinched sluices”) es una pequeña canaleta de paredesconvergentes. En su forma elemental posee 2 a 3 pies de largo, estrechándose de 9pulgadas de ancho en la parte superior, hasta 1 pulgada en la descarga. La alimentaciónse realiza en la parte superior con pulpa que contiene 50 a 55 % de sólidos y seestratifica a medida que desciende por la canaleta. En el extremo de la descarga existeuna placa formando un pequeño ángulo con la canaleta, que tiene como finalidad hacerque la pulpa se desparrame antes de alcanzar los cortadores. Estos cortadoresinterceptan el flujo fuera de la canaleta y lo dividen en los productos: concentrado,medios y relave.

El rango granulométrico ideal para la alimentación de las canaletas estranguladas esinferior a 10 mallas y superior a 200 mallas. Las capacidades dependen de lagranulometría que se va a tratar, variando de 0,5 ton/h para arenas finas hasta 2,0 ton/hpara arenas más gruesas. Las variables operacionales son: la densidad de pulpa de laalimentación, la posición de los cortadores, la inclinación de la canaleta (en generalentre 16º y 20º con respecto a la horizontal) y la orientación de la placa.

Las canaletas estranguladas son construidas de metal liviano y revestidas en goma parasoportar el desgaste. Son aparatos simples, baratos, livianos y ocupan poco espacio.

En la figura 4.9 se muestra el concentrador Lamflo de la Carpco Research andEngineering, Inc., cuyo principio de funcionamiento es básicamente el de una canaletaestrangulada. El aparato está compuesto de tres canaletas, la primera y la tercera tienenparedes curvas, mientras que la del medio tiene paredes planas covergentes. Esteconcentrador fue desarrollado para el tratamiento de minerales pesados de arenas deplaya, sin embargo también se aplica en la concentración de minerales de hierro y en lapurificación de finos de carbón.

Las principales características operacionales del concentrador Lamflo son:

Tiene alta capacidad. Dependiendo de la granulometría del material, se puedetrabajar con flujos de alimentación que varías entre 4 y 10 ton/h de sólidos. Losporcentajes de sólidos de la alimentación deben estar entre 56 a60 %.

Normalmente se opera con una inclinación de 15º respecto de la horizontal, sinembargo el ángulo puede cambiar dependiendo de las características de la menaa ser tratada.

El concentrador acepta partículas de hasta 2 mm en la alimentación, sin embargoel tamaño máximo inicial es del orden de 0,5 mm. Los tamaños inferiores debenser de aproximadamente 0,04 mm y, en casos excepcionales, hasta 0,02 mm.

4.3.4. Concentrador de cono Reichert

El concentrador de cono Reichert (figura 4.10) es un concentrador que trabaja enhúmedo, de alta capacidad, originalmente concebido en Australia como un pre-concentrador de minerales pesados de arenas de playa. Los primeros estudios fuerondesarrollados por la Mineral Deposits Limited, en los inicios de 1960.

El elemento básico del concentrador es un cono construido de fibra de vidrio conrevestimiento de goma en las zonas de mayor desgaste, midiendo 2 metros de diámetroy con inclinación de 17º. El sistema consiste de un montaje de conos, uno sobre otro, detal forma que el cono superior queda encajado exactamente sobre el cono inferior, Sonconstruidos conos dobles y conos simples. En los modelos dobles existe un conosuperior y dos conos inferiores sobrepuestos. Este arreglo permite un aumento del áreaútil de separación dentro de la máquina sin aumentar la altura o la superficie del cono.El cono superior recibe la pulpa de una caja distribuidora existente en su parte superiory la distribuye alrededor de su periferia, alimentando enseguida el (los) cono (s) inferior(es). No hay efecto de concentración en el cono superior, el cual funciona distribuyendola pulpa homogéneamente para el (los) cono (s) inferior (es). En el caso de los conosdobles, el cono superior presenta en su periferia un divisor de flujo destinado a distribuirigualmente la pulpa para los dos conos inferiores. El principio de operación es similar alde una canaleta. El flujo de pulpa, entretanto, no es restringido o influenciado por laacción de paredes, lo que generalmente ocurre en las canaletas. Mientras la pulpa fluyepara el centro del (de los) cono (s) inferior (es) ocurre la separación. Las partículas másdensas sedimentan más rápidamente y se desplazan en el fondo del film en dirección alcentro, donde son removidas por una abertura anular. Las partículas más livianas son

Figura 4.9. El concentrador Lamflo.

Figura 4.10 El concentrador de cono Reichert.

arrastradas por la corriente y fluyen sobre la abertura, siendo colectadas por un tubocentral. La eficiencia de este proceso es relativamente pequeña y par obtener una buenaseparación, la operación debe ser repetida varias veces, repasándose el concentrado enotros conos. En la figura 4.11 y 4.12 se muestran las características de los conosReichert.

Varios arreglos de conos simples y dobles pueden ser usados. Generalmente los conosdobles operan en una etapa de desbaste y sus concentrados son sometidos a las etapas delimpieza en conos simples. Se puede también tratar los concentrados de los conossimples, para su purificación final en canaletas estranguladas. Estas canaletas (en unnúmero de seis), son arregladas en forma radial debajo de los últimos conos simples.Próximo a la extremidad inferior de estas canaletas existen aberturas destinadas arecoger del film la parte de los minerales pesados. Los relaves de estas canaletas debenser recirculados y los concentrados son reunidos en un único producto que es elconcentrado final. En la figura 4.13 se presentan configuraciones comunes de circuitosque utilizan conos Reichert.

Las principales características operacionales de los conos Reichert son:

Alta capacidad. Funcionan normalmente con 65 a 90 ton/h de sólidos y encasos excepcionales, con 40 a 100 ton/h. Operan con pulpas de 55 % a 70 %de sólidos.

El consumo de agua en una planta depende de la ley de la mena a ser tratada.Menas conteniendo alto porcentaje de minerales pesados requierenporcentajes de sólidos más bajos y consecuentemente demandan mayoresvolúmenes de agua. La cantidad de agua varía de 20 a 35 m3/h.

Los conos aceptan partículas de hasta3 mm, a pesar de que los tamañosóptimos superiores deban ser entre 0,5 y 0,6 mm, y los inferiores entre 0,04y 0,05 mm. En casos excepcionales, se puede obtener una buenaconcentración con partículas de hasta 0,02 mm. La presencia de lamas en laalimentación aumenta la viscosidad de la pulpa, retardando la separación yreduciendo la eficiencia. En el caso de altos porcentajes de lamas se puedeutilizar un ciclón deslamador antes de los conos.

Algunas aplicaciones de los conos Reichert son:

Concentración de minerales pesados de arenas de playas de bajas leyes. Concentración de minerales de hierro. Concentración de minerales de estaño. Recuperación de minerales pesados (uranio y zirconio) de los relaves de

flotación de menas de cobre.

Figura 4.11. Características operacionales de los conos Reichert.

Figura 4.12. Esquema de la distribución de flujos en el cono Reichert, mostrándoseademás el tratamiento del concentrado en canaleta.

Figura 4.13. Configuraciones de circuitos con conos Reichert dobles y simples.

5. CONCENTRADORES CENTRÍFUGOS

5.1. Introducción

El uso de la fuerza centrífuga para aumentar la velocidad de sedimentación de partículasha sido aplicada con éxito desde hace muchos años para la clasificación (centrífuga desedimentación e hidrociclón) y filtrado (centrífuga de filtración).

El uso de la fuerza centrífuga para mejorar la eficiencia de la concentracióngravitacional de finos sería, de modo análogo, teóricamente posible, y fue motivada porla pérdida elevada de valores minerales asociados a las fracciones finas. La operación delos concentradores centrífugos se basa en el principio de aumentar el efectogravitacional con el propósito de conseguir una mayor eficiencia en la recuperación delas partículas finas.

Separadores centrífugos fueron desarrollados en la Unión Soviética en los años 50 ytambién fueron empleados en la China por veinte años para el tratamiento de relaves demenas de estaño y tungsteno. Solo después se prestó mayor atención al potencial deestos equipos en el Occidente.

La utilización de concentradores centrífugos para el beneficiamiento de menas auríferasfue una novedad tecnológica introducida en la década del 80 en el Occidente. Fueronempleados inicialmente con menas aluvionares, posteriormente tuvieron su aplicaciónextendida a menas primarias. La versatilidad de los concentradores centrífugos incluye:

Modelos de capacidad variable. Porcentaje de sólidos en peso de la alimentación que varía de 20% a 40%. Mayor posibilidad de recuperación de finos, si se comparan con equipamientos

convencionales de concentración gravitacional. Tienen un costo relativamente bajo de operación y de mantención.

Estas características asociadas al costo relativamente bajo de la operación y de lamantención, pueden explicar la larga diseminación de ese tipo de concentradores en laindustria minera a nivel mundial. Merecen destaque los concentradores centrífugosKnelson, Falcon, el jig centrífugo Kelsey y el concentrador Multi-Gravity Separator.

5.2. Aplicaciones en Oro de los Concentradores Centrífugos

Dependiendo de las características en que se presente el oro, los concentradorescentrífugos se utilizan en las siguientes situaciones:

Cuando los muestreos de un depósito aluvial indican presencia de oro libre. Cuando las pruebas metalúrgicas han confirmado la presencia de oro libre en

circuitos de roca dura. Cuando se ha detectado la presencia de oro en las colas de los procesos de

molienda.

Cuando se ha detectado una alta cantidad de oro en la carga circulante.

Un concentrador centrífugo no debe usarse para recuperar oro en los siguientes casos: siel oro es refractario; si el oro está encapsulado; si el oro no se encuentra en su estadolibre (a menos que la gravedad específica global de la partícula que contiene el oro esalta en relación a la ganga).

En relación a los circuitos de concentración de oro, los concentradores centrífugos seaplican en los siguientes casos:

En el tratamiento de un placer con oro aluvial. En un circuito primario de molienda de roca dura. En la recuperación de oro como subproducto en circuitos de molienda de

minerales metálicos. En la recuperación de oro de concentrados de flotación. En la recuperación de oro de un retratamiento de colas. En la recuperación de oro para elevar la ley del concentrado. En la recuperación secundaria de oro y metales de alta gravedad específica como

plata, mercurio y platino.

5.3. El Concentrador Centrífugo Knelson

5.3.1. Introducción

En la década del 80 aparecieron una serie de equipamientos para el beneficio deminerales que utilizan la fuerza centrífuga para efectuar la separación de los mineralesvaliosos. El más conocido de ellos fue el concentrador Knelson, que en poco tiempoobtuvo gran aceptación en la industria minera. Debe señalarse que en el año 1998 habíamás de 2500 concentradores Knelson operando en recuperación de oro en el mundo.

Algunas indicaciones generales respecto a los concentradores Knelson serían lassiguientes:

Los concentradores se fabrican desde tamaños de laboratorio hasta unidades dealta producción.

El concentrador recupera partículas de oro de tamaños que van desde ¼” hastaaproximadamente 1 micrón.

En estos concentradores el problema de compactación del mineral que pudieseoriginar la fuerza centrífuga, fue solucionado introduciendo agua a presión en elsistema, contrabalanceando la fuerza centrífuga en el cono de concentración.

Durante la operación de estos concentradores todas las partículas están sujetas auna fuerza equivalente a 60 g, que es lo que permite que el concentrador puedarecuperar partículas finas.

5.3.2. Características y operación del concentrador Knelson

El concentrador centrífugo Knelson (figura 5.1) consiste de un cono perforado conanillos internos y que gira a alta velocidad. La alimentación, que en general debe serinferior a 1/4”, es introducida como pulpa (20-40% sólidos en peso) por un conductolocalizado en la parte central de la base del cono. Las partículas, al alcanzar la base delcono, son impulsadas para las paredes laterales por la acción de la fuerza centrífugagenerada por la rotación del cono. Se forma un lecho de volumen constante en losanillos, los cuales retienen las partículas más pesadas, mientras que, las más livianas sonexpulsadas del lecho y arrastradas por arriba de los anillos para el área de descarga derelaves en la parte superior del cono.

El campo centrífugo en el concentrador varía con la altura del cono. Así, en los anillosinferiores, hay una tendencia a recuperar las partículas mayores del mineral de mayordensidad, en cuanto a los anillos superiores, donde el radio del cono es mayor (es decir,mayor fuerza centrífuga), allí los minerales más finos aún pueden ser recuperados. Lacompactación del material del lecho se evita por la inyección de agua a través de loshoyos en los anillos. El agua es alimentada a partir de una camisa de agua fija externa alcono. Esta agua fluidiza el lecho de concentrado permitiendo que las partículas másdensas, inclusive finas, penetren en el lecho bajo la acción de la fuerza centrífuga, variasveces superior a la fuerza de gravedad.

En la operación de los concentradores Knelson, la eficiencia del proceso es posible si seevita la compactación del lecho de partículas de ganga dentro de los espacios inter-riffles, es decir, solamente si este lecho es mantenido dentro de un estado defluidización apropiado. El procedimiento adecuado para la fluidización del lecho departículas se puede realizar con un circuito hidráulico externo. El agua es inyectadadentro del cono a través de un ensamble de perforaciones, de aproximadamente 800 µmde diámetro, los cuales son practicados en forma tangencial en la pared del cono y a lamisma altura dentro de cada espacio inter-riffles. Esta agua de contrapresión desarrollauna fuerza que una vez ajustada, permite contrarrestar la fuerza resultante, a la cualestán sometidas las partículas del lecho dentro del cono que está girando, de ese modose asegura la fluidización del lecho. El agua se inyecta en dirección opuesta a la rotacióndel cono, lo cual hace que las partículas continúen en movimiento y se concentren laspartículas pesadas. En la figura 5.2 se muestra un corte del cono del concentradorKnelson con sus perforaciones. Los diferentes tipos de generaciones de conos que sehan empleado en los concentradores Knelson, se presentan en la figura 5.3.

Al final de un periodo de operación del concentrador Knelson, el concentrado que quedaen los anillos es colectado y se retira por el fondo del cono. La duración del ciclo deconcentración varía dependiendo de la aplicación que se esté realizando. Típicamentelos tiempos de duración de un ciclo de concentración serían los siguientes:

Concentración de material aluvial: 8 a 24 horas. Concentración de minerales de oro de roca dura: 1 a 6 horas.

Los parámetros operacionales generalmente más manipulados en el concentradorKnelson son el porcentaje de sólidos y la presión de agua de fluidización. Lagranulometría de la mena también es un factor importante a ser considerado; el límite es

Figura 5.1. Concentrador Knelson.

Figura 5.2. Corte del cono del concentrdor Knelson mostrando las perforaciones.

Figura 5.3. Diferentes tipos de generaciones de conos que han sido utilizados en losconcentradores Knelson.

de 6 mm, no habiendo límite inferior especificado (de acuerdo con los fabricantes). Larazón másica obviamente debe ser también tomada en cuenta.

5.3.3. Series de modelos de concentradores Knelson

Las series de modelos Knelson que se ofrecen en el mercado, son las siguientes:

Serie de descarga manual (MD). Serie de descarga central (CD). Serie de servicio pesado (XD).

Los modelos de serie de descarga manual (MD). Son equipos de escala piloto y delaboratorio. Los modelos disponibles son:

KC-MD 3 (50 kg/h; 1/6 HP). KC-MD 7.5 (1000 kg/h; ¾ HP).

El KC-MD 3 se ha convertido en el equipo estándar en los laboratorios, mientras que, elKC-MD 7,5 es un equipo empleado en estudios de investigación de minerales pesados,proyectos de tratamiento de desechos y como equipo para mejorar los concentrados deoro de baja ley.

Los modelos de la serie de descarga central (CD). Éstas fueron las primeras unidadesdiseñadas para extraer el concentrado rápidamente, no en forma manual, y en unambiente de completa seguridad. Los modelos que están disponibles son los siguientes:

KC-CD 10 MS (2,5 ton/h; 1,5 HP). KC-CD 12 MS (6 ton/h; 2 HP). KC-CD 20 MS (25 ton/h; 7,5 HP). KC-CD 30 MS (60 ton/h; 15 HP).

Los modelos CD 10MS y CD 12MS son apropiados para los siguientes casos:concentración primaria, operaciones de bajo tonelaje, trabajos de pruebas a escalapiloto, y reconcentración de concentrados primarios. Por otra parte, los modelos CD20MS y CD 30MS son adecuados para usos de producción, generalmente enoperaciones aluviales, pero puede usarse en operaciones de molienda de roca dura endonde hay limitaciones de presupuesto y un ambiente de baja corrosión.

Los requerimientos típicos de agua de fluidización en la serie CD utilizando los conosde concentración de la Generación-5 (G 5) son los siguientes:

CD10: 3,4-4,5 m³/hCD12: 4,1-5,7 m³/hCD20: 7,9-13,6 m³/hCD30: 17,0-25,0 m³/h

Los tamaños máximos de alimentación son los siguientes:

Roca dura: -10 mallas (-1,7 mm)Placeres: -1/4 pulgadas (-6,4 mm)

Los modelos de la serie de servicio pesado (XD). Estos modelos fueron incorporadosen 1997. El concentrador Knelson de la serie XD representa uno de los últimos avancesen concentración centrífuga. Estos equipos han sido desarrollados para soportar lasexigencias de las condiciones más difíciles de operación. La serie XD incorpora variascaracterísticas nuevas de diseño ofreciendo mayor capacidad y mejor recuperación enun modelo fuerte y compacto. Los modelos disponibles son los siguientes:

KC-XD20 (25 ton/h; 7,5 HP)KC-XD30 (60 ton/h; 15 HP)KC-XD48 (150 ton/h; 40 HP)

Los modelos XD son especialmente diseñados para cubrir la demanda en los ambientesde circuitos de molienda de roca dura. Sin embargo, son también apropiados paraoperaciones aluviales o para proyectos de retratamiento de relaves donde se presentancondiciones de acidez.

En las figura 5.4 y 5.5 se presentan flow sheet de tratamiento de minerales aluviales yde roca dura, respectivamente, empleando concentradores Knelson.

Figura 5.4. Flow sheet de tratamiento de oro aluvial empleando concentradoresKnelson.

Figura 5.5. Tratamiento de minerales de oro de roca dura con concentradores Knelson.

5.4. El Concentrador Centrífugo Falcon

El concentrador Falcon consiste de un bolo cilíndrico -cónico que gira a alta velocidaden el interior de una camisa fija cuya función es colectar el relave. La pulpa se alimentaen el fondo del cono, es acelerada y se va estratificando a medida que asciende en elrotor. Dependiendo del tipo de modelos de serie del concentrador que se trate (Serie SBo Serie C), las partículas serán sometidas a 200 g o 300 g, y el proceso de concentraciónen el bolo se realizará de acuerdo a un procedimiento diferente, en forma discontinua ocontinua.

El concentrador se utiliza en la separación de un gran número de materiales: mineralesde hierro, sulfuros, carbón, tantalio, metales nativos como oro, plata, níquel, cobre, cinc,estaño, etc.

5.4.1. Concentrador Falcon serie SB

El concentrador Falcon serie SB (figura 5.6) se caracteriza por lo siguiente:

Es un concentrador discontinuo. Utiliza agua de fluidización. Permite la recuperación de partículas muy finas, en algunos casos menores a 5

micrones. Con este equipo se obtienen concentrados de alta ley. Se logran recuperaciones en peso de concentrado de cerca del 1%. Permite la recuperación de partículas liberadas finas y ultrafinas.

Las aplicaciones del concentrador Falcon modelo SB se pueden resumir en lo siguiente:

Recuperación de oro libre, plata y platino. Tratamiento de flujos de descarga o alimentación a ciclones en circuitos de

molienda. Limpieza de concentrados. Retratamiento de relaves. Tratamiento de materiales aluviares y placeres.

Funcionamiento del concentrador Falcon serie SB. Estos equipos operan endiscontinuo y ocupan una zona de retención de lavado en la parte superior del rotor,requiriendo de la adición de agua de proceso. Estas unidades pueden tratar partículas dehasta 6 mm, pero también son eficientes en la recuperación de tamaños finos. Laspartículas que ingresan al equipo son sometidas a una fuerza de gravedad de hasta 200 gy son segregadas de acuerdo a su gravedad específica mientras se desplazan por la paredlisa del rotor. Las capas más pesadas pasan a la zona en que el concentrado quedaretenido, que son las ranuras que presenta el equipo en la parte superior del rotor. Laadición de agua a través de las ranuras presentes en la zona de concentrado permite quealgunas partículas migren y sean retenidas solamente las más pesadas. Las partículasmás livianas son eliminadas como relave por la parte superior del rotor. Cuando elconcentrado ha llegado a alcanzar una ley adecuada, la alimentación se detiene por

Figura 5.6.Concentrador Falcon modelo SB 2500

aproximadamente 30 segundos. El rotor disminuye su velocidad y mediante presión deagua se lava en concentrado, el cual se descarga por la parte baja del rotor y esconducido a una canaleta.

Tabla 5.1. Especificaciones de modelos Falcon SB.

Modelo Capacidad detratamiento desólidos (ton/h)

Motor (HP) Agua de proceso(m3/h)

SB 40 0 – 0,25 0,5 0,24 – 1,2SB 250 1 – 8 3 1,8 – 2,7SB 750 5 – 47 10 6 – 9SB 1350 23 – 114 20 8 – 15SB 2500 42 – 206 40 15 – 24SB 5200 105 - 392 100 30 - 42

5.4.2. Concentrador Falcon serie C

El concentrador Falcon serie C (figura 5.7) se caracteriza por lo siguiente:

Funciona en continuo. No utiliza agua de fluidización. Este equipo es utilizado cuando se requieren altas recuperaciones (etapas

“rougher” y “scavenger”). Se logran recuperaciones en peso de concentrado de cerca del 40%. Es utilizado para maximizar la recuperación y disminuir la masa entrante a los

procesos siguientes. Son adecuadas para preconcentrar o retratar flujos, ya que no se emplea agua

adicional de proceso y los concentrados producidos son efectivamentedeslamados y desaguados (en torno de 70 % de sólidos en peso).

Entre las aplicaciones del concentrador Falcon modelo C se pueden señalar lassiguientes:

Retratamiento de oro fino y sulfuros de relaves de flotación o cianuración. Preconcentración antes de la cianuración para aumentar el rendimiento. Retratamiento de relaves de tantalio y estaño fino. Remoción de cenizas y sulfuros en concentración de carbón. Retratamiento de hierro fino en relaves. Preconcentración de depósitos de relaves de oro y plata. Preconcentración y deslamado de depósitos de minerales pesados. Preconcentración previa a la flotación o cianuración mediante remoción de

partículas livianas no deseadas.

Funcionamiento del concentrador Falcon serie C. Las partículas que ingresan alconcentrador son sometidas a fuerzas de gravedad de 300 g y son segregadas de acuerdoa su gravedad específica mientras se desplazan por la pared lisa del rotor. Las capas máspesadas son recuperadas en forma continua controlando el flujo de descarga a través detoberas de abertura variable. El concentrador no necesita del uso de agua de proceso yademás, no requiere de interrupción del flujo de alimentación ya que trabaja en formacontinua. El concentrado producido estará deslamado y parcialmente desaguado. Elrelave se elimina por la parte superior del rotor.

Tabla 5.2. Especificaciones de modelos Falcon C

Modelo Capacidad detratamiento de sólidos

(ton/h)

Motor (HP)

C 400 1 – 4,5 10C 1000 5 – 27 20C 2000 20 – 60 40C 4000 45 - 100 100

Figura 5.7. Concentrador Falcon serie C, mostrándose además el detalle de la descargadel equipo.

En la figura 5.8 se comparan los tamaños de los concentradores Falcon SB 2500 yFalcon C 4000. Por otra parte, en las figuras 5.9, 5.10, 5.11 y 5.12 se presentandiferentes flow sheet de tratamiento que utilizan concentradores Falcon serie SB y serieC.

Figura 5.8. Comparación de los tamaños de los concentradores Falcon C 4000 (3,50metros de altura) y Falcon SB 2500 (2,65 metros de altura).

Figura 5.9. Diagrama de tratamiento de oro aluvial con concentradores Falcon serie SB.

Figura 5.10. Tratamiento de minerales mediante concentradores Falcon serie SB, en uncircuito que presenta una etapa reducción de tamaño con molienda tradicional.

Figura 5.11. Tratamiento de relaves con concentradores Falcon serie C.

Figura 5.12. Recuperación de minerales de estaño y tantalio con concentradores Falconserie C.

Se observa que en los esquemas de tratamiento de minerales mediante concentradoresKnelson y concentradores Falcon, es común que la etapa final de limpieza se realice conmesa vibratoria Géminis. Las características de la mesa Géminis se muestran en lafigura 5.13.

Figura 5.13. La mesa Géminis.

5.5. El Concentrador Multi-Gravity Separador (MGS)

En este equipo los materiales que se van a concentrar son sometidos a fuerzas degravedad de 22 g, así, partículas de 2 micrones de diámetro se comportan como sifuesen partículas de 45 micrones. El principio del MGS se puede visualizar como lasuperficie horizontal de una mesa vibratoria enrollada dentro de un tambor. De estemodo, el equipo consiste básicamente de un tambor horizontal, al cual se le aplica unmovimiento de rotación en el sentido horario y un movimiento de oscilación semejanteal usado en las mesas vibratorias. De esta forma, se proporciona un alto movimiento derotación al tambor, entorno a su eje, generándose un campo centrífugo del orden de 22g. El concentrador MGS puede tratar hasta 30 ton/h de mena, por lo cual puedeproporcionar una producción equivalente a doce mesas vibratorias, disminuyendonotoriamente los costos de tratamiento. Las aplicaciones industriales han demostradoque los concentrados producidos por los concentradores MGS pueden ser filtrados conmayor facilidad. El concentrador MGS se muestra en la figura 5.14.

Hay tres modelos de concentradores MGS : el C900, de laboratorio; el C902 y; elMeGaSep, de alta capacidad.

Las aplicaciones de los concentradores MGS se pueden resumir en lo siguiente:

Tratamiento de minerales de casiterita muy finos (5 micrones o menos). Recuperación de wolframio a partir de estériles de lavaderos (Perú). Enriquecimiento de concentrados de flotación de grafito (Australia). Separación de concentrados de flotación de oro y cinc. Tratamiento de minerales asociados con sulfuros complejos. Concentración de cromita fina. Aplicaciones industriales para finos de carbón, estaño, zinc, titanio, tantálio,

metales pesados, finos de hierro, oro y metales preciosos.

5.6. El Jig Centrífugo Kelsey

El jig centrífugo Kelsey utilizado en procesos de separación gravitacional extiende laeficiencia de recuperación a partículas finas y ultrafinas permitiendo el tratamiento detamaños de minerales inferiores a 10 micrones, e incrementando el rendimiento deseparación en los tamaños inferiores a 600 micrones. En este equipo se combinan losprincipios de la tecnología convencional de los jigs con la fuerza centrífuga, y lanovedad principal del diseño consiste en que el jig convencional se inserta en unacentrífuga, aumentando la fuerza de gravedad hasta 100 g. Este incremento del campogravitacional aumenta las diferencias de densidades entre los minerales, creando unincremento selectivo en la aceleración de las partículas lo que se traduce en una mejorade la recuperación del mineral valioso y en un incremento de la eficiencia deseparación. En la figura 5.15 se muestran las características del jig centrífugo Kelsey.

Figura 5.14. El Multi-Gravity Separator.

5.15. El jig centrífugo Kelsey.

En este equipo las variables operacionales que pueden ser ajustadas son las siguientes:

La fuerza centrífuga. La selección de lechos de diferentes pesos específicos. La distribución de tamaño del material del lecho. El flujo de agua de elutrición.

Las aplicaciones del jig centrífugo Kelsey se pueden resumir en lo siguiente:

Se utiliza en Australia, Sudáfrica, Brasil, Perú, Bolivia y USA. Se aplica en la concentración de oro, estaño, níquel, tantalio, zircón, hierro,

minerales pesados desde arenas de playa.

Las modelos de jig centrífugos Kelsey que se ofrecen en el mercado son los siguientes:

J200 KCJ – unidad de pruebas de laboratorio, con capacidad nominal de 15-100kg/h de sólidos.

J1300 MkII KCJ – unidad comercial pequeña, de capacidad nominal de 2-30ton/h.

J1800 KCJ – unidad comercial grande, con una capacidad nominal de 5-60 ton/hde sólidos.

6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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CONCENTRACIÓN MAGNÉTICA YELECTROSTÁTICA

7. CONCENTRACIÓN MAGNÉTICA

7.1. Introducción

La separación magnética de menas de hierro ha sido utilizada por casi 200 años,empleando para ello, una amplia variedad de equipos. Los separadores magnéticosaprovechan la diferencia en las propiedades magnéticas de los minerales componentesde las menas. Todos los materiales se alteran en alguna forma al colocarlos en un campomagnético, aunque en la mayor parte de las sustancias, el efecto es demasiado ligeropara detectarlo.

Los materiales se clasifican en dos amplios grupos, según los atraiga o los repela unmagneto: paramagnéticos y diamagnéticos. Los diamagnéticos se repelen a lo largo delas líneas de fuerza magnética, hasta el punto donde la intensidad de campo ya es muyleve. Las sustancias diamagnéticas no se pueden concentrar magnéticamente. Losparamagnéticos son atraídos a lo largo de las líneas de fuerza magnética hasta los puntosde mayor intensidad del campo.

Los materiales paramagnéticos se pueden concentrar en los separadores magnéticos dealta intensidad. Ejemplo de minerales paramagnéticos que se separan en los separadoresmagnéticos comerciales: ilmenita, rutilo, wolframita, monacita, siderita, pirrotita,cromita, hematita y los minerales de manganeso. Algunos elementos sonparamagnéticos en sí mismo, tales como, Ni, Co, Mn, Cr, Ce, Ti y los minerales delgrupo del platino, pero en la mayoría de los casos las propiedades paramagnéticas de losminerales se deben a la presencia de hierro en alguna forma ferromagnética. En la tabla7.1 se presenta un listado de minerales y la intensidad magnética requerida para suseparación.

El ferromagnetismo se considera como un caso especial de paramagnetismo. Losminerales ferromagnéticos tienen muy alta susceptibilidad magnética para las fuerzasmagnéticas y retienen algún magnetismo cuando se alejan del campo (remanencia).Estos materiales se pueden concentrar en los separadores magnéticos de baja intensidad.

Los principales usos de la separación magnética son: a) eliminación o separación defragmentos metálicos y; b) procesos de concentración y purificación magnética.

Los separadores magnéticos que eliminan fragmentos metálicos se utilizangeneralmente para proteger equipos, tales como trituradoras, pulverizadores, etc. Sonnormalmente aplicados sobre materiales secos o sobre materiales que contengansolamente humedad superficial. Los separadores más comúnmente utilizados son:tambores o poleas magnéticas, electroimanes suspendidos, placas magnéticas, parrillasmagnéticas y detectores de metales.

En relación a los separadores magnéticos empleados en procesos de concentración ypurificación magnética, generalmente, la concentración magnética involucra laseparación de una gran cantidad de producto magnético desde la alimentación decaracterísticas magnéticas, mientras que la purificación considera la eliminación depequeñas cantidades de partículas magnéticas desde una gran cantidad de material de

Tabla 7.1. Intensidad magnética requerida en la separación magnética de diferentesminerales.

Intensidad magnética requerida para laseparación

Mineral

500 – 5.000 Fuertemente magnéticosMagnetita, franklinita, leucita, sílice,

pirrotita5.000 – 10.000 Moderadamente magnéticos

Ilmenita, biotita, granate, wolframita10.000 – 18.000 Débilmente magnéticos

Hematita, columbita, limonita, pirolusita,rodocrosita, siderita, manganita

18.000 – 23.000 Pobremente magnéticosRutilo, rodonita, dolomita, tantalita,

cerusita, epídota, monacita, fergusonita,zircón, cerargirita, argentita, pirita,

esfalerita, molibdenita, bornita, wilemita,tetraedrita, scheelita

alimentación no magnético. Los separadores magnéticos y purificadores se dividen en:a) separadores del tipo húmedo o por vía húmedo y; b) separadores del tipo seco o porvía seca.

En la separación magnética la unidad más comúnmente usada es el Gauss (G). La fuerzamagnetizadora que induce las líneas de fuerza a través de un material se llamaintensidad de campo. La intensidad del campo magnético se refiere al número de líneasde flujo que pasan a través de una unidad de área. La capacidad de un magneto paraelevar un mineral particular depende no solamente del valor de la intensidad de campo,sino también del gradiente de campo, es decir, de la velocidad a la cual aumenta laintensidad de campo hacia la superficie magnética. El gradiente del campo magnético seasocia a la convergencia del campo magnético. Donde las líneas de fuerza convergen seinduce un alto gradiente.

En todos los separadores magnéticos, ya sean de alta o de baja intensidad, o paratrabajar en seco o en húmedo, se deben incorporar ciertos elementos de diseño. Unapartícula magnética que entra al campo no solo será atraída a las líneas de fuerzas, sinoque también migrará a la región de mayor densidad de flujo, lo cual ocurre al final delpunto. Esta es la base de la separación magnética.

Los separadores magnéticos pueden ser del tipo electroimanes o imanes permanentes.Los electroimanes utilizan vueltas de alambre de cobre o de aluminio alrededor de unnúcleo de hierro dotado de energía con corriente directa. Los imanes permanentes norequieren de energía exterior, las aleaciones especiales de estos imanes continúanproduciendo un campo magnético a un nivel constante en forma indefinida después desu carga inicial, a menos que sean expuestos a influencias desmagnetizadoras.

En el separador se deben incorporar las medidas necesarias para regular la intensidaddel campo magnético y así permitir el tratamiento de varios tipos de materiales. Esto selogra fácilmente en los separadores electromagnéticos variando la corriente, mientras

que en los separadores que utilizan magnetos permanentes, se puede variar la distanciainterpolar.

La introducción de nuevas aleaciones magnéticas, normalmente incorporando uno omás elementos tierras raras, ha permitido a los separadores magnéticos operar concampos magnéticos mucho mayores que los normales, posibilitando la aplicación amenas que contienen minerales levemente magnéticos. En este contexto se puedendestacar los separadores de tambor Magnadrum (magnetos de tierras raras basados enun elemento magnético muy fuerte : neodimio-hierro-boro); el separador de tambor contierras raras Magforce de la Carpco también construido con tierras raras, los cuales sonutilizados exitosamente para separar una amplia variedad de minerales, en un rango detamaño de 12,5 mm a 0,074 mm.

Configuraciones de magnetos permanentes especiales pueden ser utilizados para darcampos magnéticos de alta intensidad. Los campos de alta intensidad permiten laremoción de minerales contaminantes débilmente magnéticos desde concentrados nomagnéticos de arena vidriosa, talco, caolín, etc.

7.2. Imanes Permanentes

Hay una vasta gama de imanes permanentes: ferritas, tierras raras, Alnicos, entre otros.

Ferritas: Estos imanes tuvieron su inicio el año 1952. Actualmente estos imanesconocidos como cerámicos, son los que poseen costos menores. Son resistentes a lacorrosión, a los ácidos, sales lubricantes y gases. La máxima temperatura de trabajo esde 250 ºC.

Alnicos: Los imanes AlNICo (aleación de aluminio, níquel, cobalto y hierro) sonfabricados a través de un proceso de fundición. Los primeros imanes fuerondesarrollados en 1930. Los imanes AlNiCo tienen buena resistencia a la corrosión ypueden ser utilizados en ambientes con temperatura de hasta 500-550 ºC, manteniendo aestas temperaturas buena estabilidad.

Samario-Cobalto (SmCo): Los imanes de samario-cobalto (SmCo) fuerondesarrollados en 1960, como resultado de investigaciones de nuevos materialesmagnéticos basados en aleaciones de Fe, Co, Ni, tierras raras. A pesar de las excelentespropiedades magnéticas y resistencia a la temperatura (hasta 250 ºC), el alto costo deestos imanes puede limitar sus aplicaciones. Poseen razonable resistencia a la corrosióny no necesitan de revestimientos particulares. Debido a su elevada fragilidad deben sermanejados con cuidado.

Neodímio-Hierro-Boro (NdFeB): Los imánes de neodímio-hierro-boro, tambiénconocidos como tierras raras o “súper imanes”, entraron en el mercado en 1980. En laactualidad, es el material magnético más moderno. Poseen las mejores propiedades detodos los imanes existentes y una increíble relación inducción/peso. A pesar de teneruna resistencia a la temperatura menor que la del SmCo, el costo es muy competitivo.Son altamente susceptibles a la corrosión y deben casi siempre poseer revestimiento.

Son normalmente niquelados, tratados con cinc o revestidos con resina epóxi. Lamáxima temperatura de trabajo es 180 ªC.

7.3. Separadores Magnéticos para la Separación de Fragmentos Metálicos

Existen varios equipamientos magnéticos para la separación de fragmentos metálicos,tales como, placas magnéticas, poleas, separadores suspendidos, tambores.

Placas magnéticas: Los fragmentos o piezas metálicas que van por conductos ycanaletas inclinadas (chutes), son eliminados adhiriéndose en una placa magnética amedida que el materia se desliza por el canal o conducto. Este equipo debe ser limpiadoperiódicamente. Estas placas funcionan en forma electromagnética o mediante imanespermanentes. En la figura 7.1 se muestran los lugares donde se ubican las placasmagnéticas.

Poleas: Las poleas son utilizadas en la separación automática de impurezas ferrosas quecontaminan productos transportados por correas transportadoras u otros sistemas.Debido a la gran capacidad de atracción, protegen trituradoras, molinos, y otrasmáquinas en el tratamiento de minerales, así como a las propias correas transportadoras.Las poleas son montadas en un cilindro de acero inoxidable de gran resistenciamecánica, en cuyo interior se encaja la bobina, en el caso de las poleaselectromagnéticas, o el conjunto de imanes permanentes, en el caso de las poleasmagnéticas. El campo magnético es generado a lo largo de toda la superficie de la polea.Diferentes poleas magnéticas se presentan en la figura 7.2.

Tambores: A diferencia de las poleas, los tambores son instalados exteriormente a lacorrea transportadora. Se aplican para la limpieza automática de productostransportados por cintas o en caída libre. Igual que en el caso de las poleas, el campomagnético se puede originar de dos formas: mediante una bobina electromagnética o através de un conjunto de imanes permanentes. Los tambores pueden captar pedazos dehierro de peso y tamaños considerables. Son los separadores ideales para materialesfinos.

Separadores suspendidos: Estos equipos separan las impurezas o piezas ferrosas delmaterial no magnético transportado por correas, alimentadores vibratorios, etc., sinninguna necesidad de intervención manual y sin la interrupción del flujo. Estosseparadores son instalados externamente al transportador (evitando modificaciones alsistema pre existente) y captan el material ferroso que pasa sobre o bajo el separador. Lalimpieza puede ser hecha de dos maneras: manualmente o automáticamente. Losseparadores de limpieza manual requieren, de tiempo en tiempo, que un operador retiremanualmente el material ferroso a él adherido, mientras que los separadores de limpiezaautomática poseen un sistema automático de limpieza. En estos equipos el campomagnético puede ser generado de dos formas distintas: a través de una bobinaenergizada (separadores electromagnéticos) o, a través de imanes permanentes(separadores magnéticos). En la figura 7.3 se muestran diferentes separadoresmagnéticos suspendidos.

Figura 7.1. Placas magnéticas. Diferentes lugares de instalación de placas magnéticas yuna placa magnética de alta intensidad con magneto de tierras raras.

Figura 7.2. Operación de diferentes poleas magnéticas.

Figura 7.3. Diferentes separadores magnéticos suspendidos.

Parrillas magnéticas: Consiste en una serie de barras magnetizadoras y se utiliza paraeliminar tanto partículas finas de hierro como fragmentos metálicos. Este equipo debeser periódicamente limpiado. Las parrillas magnéticas están disponibles en el mercadocon imanes convencionales o con imanes de tierras raras, estos últimos son de altaintensidad y pueden extraer del producto, contaminaciones ferrosas finas y débilmentemagnéticas.

Detectores de metales: En aquellos casos en que los fragmentos metálicos noresponden positivamente a los efectos magnéticos, se utiliza un detector electrónico demetales para indicar su presencia. Los detectores magnéticos son a veces utilizados paradetectar fragmentos o piezas metálicas allí donde no puede emplearse o instalarse unadecuado separador convencional. Se encuentran disponibles en el mercado detectorescon alto nivel de sensibilidad para ser instalados en torno de la correa transportadora, ydetectores con bajo nivel de sensibilidad.

7.4. Separadores Magnéticos que Operan como Concentradores y Purificadores

7.4.1. Separadores magnéticos por vía húmeda

Tres tipos de separadores magnéticos por vía húmeda son los más frecuentementeusados:

Separadores de tambor con magnetos permanentes y electromagnéticos. Filtros magnéticos. Separadores magnéticos de alta intensidad por vía húmeda.

Los separadores de tambor por vía húmeda son equipos utilizados como unidades derecuperación en plantas de medios densos, en la concentración de minerales de hierroferromagnéticos y, los separadores de alta intensidad se aplican en la separación deminerales débilmente magnéticos. Los filtros magnéticos son utilizados para eliminar oseparar partículas ferromagnéticas finas de los líquidos o suspensiones de líquidos. Losseparadores de alta intensidad por vía húmeda son aplicados para la separación demateriales débilmente magnéticos de los sólidos contenidos en suspensión líquida. Lostambores magnéticos por vía húmeda y los separadores magnéticos de alta intensidadpor vía húmeda están diseñados para la descarga magnética continua. Los filtrosmagnéticos acumulan las partes magnéticas y el elemento filtrante tiene por lo tanto queser periódicamente desmontado y limpiado.

7.4.1.1. Separadores magnéticos de tambor

En estos separadores se pueden utilizar magnetos permanentes o electromagnetos, sinembargo la tendencia actual es la substitución de estos últimos por magnetospermanentes debido a los avances y desarrollos que se han alcanzado con nuevosmateriales (magnetos de tierras raras, por ejemplo).

En el mercado están disponibles los separadores de baja intensidad y los de altaintensidad. Las unidades de baja intensidad son fabricados con imanes permanentes yson recomendados para la separación magnética de minerales fuertemente magnéticos,como magnetita y martita. Los equipos de alto gradiente (con tierras raras), sonrecomendados para la separación magnética de minerales débilmente magnéticos,contaminantes de menas de casiterita, cobre u otros o; para la concentración magnéticade minerales magnéticos como hematita e ilmenita. En la figura 7.4 se presentandiferentes tipos básicos de arreglos de magnetos permanentes.

Los separadores de tambor están disponibles en el mercado en tamaños con diámetrosde 24” a 48” y con anchos de hasta 120”.

Para atender las diferentes aplicaciones, los separadores de tambor en húmedo sedividen en tres tipos: concurrentes, contra-rotación y contracorriente. Básicamente, lamayor diferenciación entre estos tipos de separadores está en el diseño del estanque y enla dirección del flujo de alimentación en relación a la rotación del tambor.

Separadores de tambor del tipo concurrente. El concentrado se lleva hacia delantepor el tambor y pasa a través de una abertura donde se comprime y desagua antes dedejar el separador. Estos separadores son de gran eficiencia para las operaciones en quese desea un concentrado magnético extremadamente limpio a partir de una alimentaciónrelativamente gruesa. Es utilizado en la concentración de menas magnéticas gruesas(menor que ¼”) y relativamente libre de ultrafinos (un 15 a 22 % máximo de tamañoinferior a 200 mallas). Son ampliamente usados en los sistemas de recuperación demedio denso.

Separadores de tambor del tipo contra-rotación. En estos separadores laalimentación fluye en dirección opuesta a la rotación. Este tipo se utiliza ampliamenteen operaciones de desbaste (rougher), donde es más importante obtener menoresperdidas de material magnético en los relaves que un concentrado limpio. Se aplica amateriales con granulometría inferior a 40 mallas (a veces hasta materiales inferiores a10 mallas).

Separadores de tambor del tipo contra corriente. En estos separadores las colas sonforzadas a viajar en dirección opuesta a la rotación del tambor, y se descarga en elinterior del canal de colas. Se utiliza para operaciones de limpieza aplicada a materialesde granulometría fina, menores a 65 mallas o más finos.

Para operaciones de recuperación de medio denso es deseable, en algunos casos, haceruna combinación entre los tipos concurrentes/contra-rotación para asegurar unarecuperación óptima de magnetita o ferrosilicio. En ese caso, los relaves generados enuna etapa realizada con separadores del tipo concurrente son retratados en una etapadonde se utilizan separadores del tipo contra-rotación.

En la figura 7.5 se muestran separadores magnéticos de tambor en húmedo del tipoconcurrente, contra-rotación y contracorriente.

Figura 7.4. Diferentes arreglos básicos de magnetos permanentes.

Figura 7.5. Separadores magnéticos de tambor en húmedo del tipo: (a) concurrente, (b)contra-rotación y (c) contracorriente.

7.4.1.2. Filtros magnéticos

Los filtros magnéticos incorporan un elemento filtrante inductivamente magnetizadopor un electroimán externo o fuente permanente. El material a limpiar se hace pasar através de este elemento, en el que son recogidas las partes magnéticas. Periódicamente,el elemento filtrante tiene que ser desmontado y limpiado, para sacar las partículasmagnéticas acumuladas.

Los filtros magnéticos son equipos que se aplican en el tratamiento de productos finos, através de la separación en vía húmeda de pequeños porcentajes de contaminantesferrosos débilmente magnéticos, contenidos en el producto. Operan con matrices deseparación y generan campos magnéticos de alta intensidad (hasta 10.000 Gauss),siendo recomendados para el tratamiento de caolín, talco, feldespatos, y otros.

7.4.1.3. Separadores magnéticos de alta intensidad por vía húmeda

El desarrollo de los separadores magnéticos de alta intensidad en húmedo fue uno de loshechos más importantes del punto de vista económico, en la historia de la tecnología dela separación de minerales. La posibilidad de beneficiar grandes masas de menasdébilmente magnéticas, principalmente menas de hierro, con alta recuperación,inclusive en las fracciones ultra-finas (menores que 200 mallas), solo fue alcanzada conel desarrollo de estos separadores magnéticos continuos en húmedo.

Los elementos básicos que constituyen un sistema de separación en húmedo de altaintensidad, son los siguientes:

Una bobina electromagnética que actúa como fuente de campo magnético. Un anillo circular o disco, que gira en un plano horizontal entre los polos

creados por las bobinas y que contiene elementos que evitan la dispersión delflujo magnético (matriz magnética), generando al mismo tiempo condiciones deno homogeneidad de las líneas de flujo.

Dispositivo para la alimentación de la pulpa y agua de lavado (tanto laalimentación como el lavado con agua se pueden hacer en varios puntos en elmismo rotor).

“Chutes” o dispositivos colectores para productos magnéticos, no magnéticos yproductos medios, cuando éstos existen.

Las partículas magnéticas son retiradas por la matriz, mientras que las no magnéticasson arrastradas a través del volumen magnetizado dirigiéndose a los chutes de coleccióny descarga. Las partículas magnéticas, por el giro del rotor, dejan la zona magnetizadapromoviéndose un lavado con agua para la colección en el chute apropiado.

Los diferentes separadores existentes en el mercado utilizan básicamente los mismoselementos constructivos y el mismo principio de operación. Difieren, unos de otros, porel número de polos y por el tipo de matriz ferromagnética que utilizan.

El primer separador magnético de alta intensidad y continuo que apareció en elmercado, fue proyectado y construido en un trabajo conjunto entre la American MetalClimax y la Carpco Research and Engineering Inc., y es conocido como SeparadorCarpco-Amax. Posteriormente fue construida la versión continua de un separadorcíclico desarrollado en Inglaterra, el separador magnético en húmedo de alta intensidadJones, fabricado y comercializado bajo licencia por la KHD Industrieanlagem AG deAlemania. En la figura 7.6 se muestra un diagrama esquemático del separadormagnético Jones de alta intensidad en húmedo tipo carrusel.

La INBRÄS-ERIZ comercializa el separador electromagnético de carrusel (WHIMS) dealta intensidad, recomendado para la separación magnética en vía húmeda decontaminantes ferrosos débilmente magnéticos contenidos en productos de mineralespesados, arena para vidrio, fosfato, etc. Se encuentra disponible desde unidades pilotode modelo CF-5 hasta unidades industriales, tales como el modelo CF-1200D, con unacapacidad de 120 ton/h. En esa misma línea de equipamientos la INBRÁS-ERIEZproduce el concentrador electromagnético de carrusel del tipo “SHP”, equipamiento dealta intensidad aplicado en la concentración magnética de menas de hierro y que estádisponible en unidades de 150 ton/h de capacidad.

Las aplicaciones principales de los separadores magnéticos de alta intensidad enhúmedo son las siguientes:

Producción de un concentrado magnético cuando el mineral magnético es elproducto requerido (por ejemplo: hematita, pirrotita, siderita, ilmenita, menas decromo, manganeso, tungsteno, cinc, niquel, tantalio/niobio, molibdeno y otrosminerales con características magnéticas)

Mejoramiento de las leyes por la remoción de impurezas cuando el mineral nomagnético es el producto requerido (por ejemplo: arenas vidriosas, apatita,arcilla, talco, caolín, feldespato, carbón, barita, grafito, bauxita, casiterita, etc.).

Preconcentración para un tratamiento adicional por un proceso diferente (porejemplo: minerales de uranio, oro, platino, cromo, manganeso, hierro, escorias,residuos, etc.).

Recuperación de ilmenita, granate, cromita y monacita dentro de los magnéticos,y rutilo, leucoxeno, y zircón dentro de las fracciones no magnéticas de losminerales presentes en arenas.

Recuperación de finos de menas de hierro incluyendo hematita especular,itabirito, taconita y limonita.

Remoción de gangas magnéticas desde casiterita, menas de tungsteno, arenas devidrio y una variedad de productos de la industria de minerales.

Figura 7.6. Separador magnético Jones de alta intensidad en húmedo tipo carrusel.

7.4.2. Separadores magnéticos por vía seca

7.4.2.1. Separadores magnéticos de banda transversal de alta intensidad

El separador magnético de banda transversal coge los materiales magnéticos y los quitade la cinta de alimentación descargándolos en un lado. La concentración es porelevación directa, y el producto magnético es limpio y libre de materiales no magnéticosatrapados. La banda transversal ha sido utilizada para concentrar wolframita, monacita,y otros productos minerales de valor. Son equipos de baja capacidad. En la figura 7.7. sepresenta un separador magnético de banda transversal de alta intensidad.

Las principales aplicaciones son las siguientes:

Recuperación de minerales finos no magnéticos (rutilo) desde relavesmagnéticos molidos.

Concentración de minerales no magnéticos (casiterita) desde mineralesmagnéticos.

Producción de wolframita, tantalita y otros minerales magnéticos de alto valorunitario.

7.4.2.2. Separadores magnéticos de rodillo de alta intensidad

El separador de rodillo inducido es usado tanto en operaciones de purificación como deconcentración. Pueden ser aplicados en la concentración de minerales pesados talescomo ilmenita, monacita y granada a partir de arenas de playa; reducción de óxidos dehierro en sienitos nefelínicos, dolomita y borax; remoción de cromita y pirrotita enconcentrados diamantíferos o en concentración misma de cromita, wolframita, titanio,rutilo y manganeso.

Los separadores de rodillo inducido son fabricados con varias combinaciones derodillos de tal forma que los no magnéticos van siendo retratados en etapas sucesivas.En estos separadores el material tratado debe estar seco para tener un flujo uniforme ydebe encontrarse en el rango de granulométrico de 8 a 150 mallas para alcanzar buenosresultados. Los mejores resultados son obtenidos utilizando rangos granulométricosestrechos.

Algunas aplicaciones de los separadores de rodillo inducido serían las siguientes:

Remoción de ilmenita desde concentrados de rutilo. Limpieza magnética final del zircón. Remoción de contaminaciones de hierro desde arenas vidriosas y minerales de

hierro desde productos industriales.

El separador magnético de rodillos de tierras raras (RE-Roll) de la INBRÄS-ERIEZ,construido con imanes de tierras raras, de alta intensidad y de elevado gradiente, se

Figura 7.7. El separador magnético de banda transversal de alta intensidad.

fabrica con rodillos de 5” hasta 60” de ancho y en diámetros de 3” o 4”, lanzándose másrecientemente la versión con rodillo de 12” de diámetro. Estos separadores seencuentran disponibles con 1, 2 o 3 rodillos, posicionados en cascada en el mismoequipamiento y son recomendados para la separación o concentración magnética en víaseca, de minerales débilmente magnéticos. También está disponible en el mercado elseparador magnético de rodillos de alta intensidad, Magnaroll 2000, que ofrece laAustralian Magnetic Solutions en cooperación con la Magnapower Ltd., y que esfabricado con magnetos permanentes de tierras.

El esquema de un separador magnético de rodillo inducido de tres etapas en seco semuestra en la figura 7.8, mientras que en la figura 7.9 se presenta un separadormagnético de rodillo de alta intensidad, Magnaroll.

7.4.2.3. Separadores magnéticos de tambor por vía seca, de baja, mediana y altaintensidad

Para la concentración de menas de hierro magnetíticos, purificación de escoriasfinamente molidas, arenas de fundición y materiales en la industria del cemento, estándisponibles los separadores de tambor de alta velocidad y baja intensidad parabeneficiamiento en seco. Estos separadores utilizan además de la fuerza magnética y dela fuerza de gravedad, el efecto de centrifugación en la obtención de una mejorseparación. Emplean una velocidad periférica de 90 a 450 m/min y tienen una capacidadde 15 a 50 ton/h por metro de ancho del tambor. Las capacidades mayores se presentanpara materiales más gruesos, y algunos fabricantes señalan una capacidad de hasta 120ton/h por metro de ancho en operaciones de desbaste con menas magnéticas en el rangogranulométrico de 1” a ¼”. Son más eficientes en la separación de materiales yaclasificados en rangos granulométricos más estrechos, pudiendo separar materiales enrangos de tamaños gruesos (por ejemplo, entre 1” y ¼”) y en rangos granulométricosrelativamente finos (por ejemplo, 100 mallas). Como regla general, se debe señalar quecuanto más fino es el material mayor debe ser la velocidad periférica. Los tamaños máscomunes para este tipo de tambor son 36” de diámetro y hasta 120” de ancho.

Recientemente, separadores de tambor de alta intensidad con magnetos permanentes detierras raras para operaciones en vía seca están disponibles en el mercado. La INBRÁS-ERIZ ofrece unidades de potencia media de diámetro 12” y en unidades de alta potenciade 15” a 20”. Este separador se aplica en la separación o en la concentración deminerales medianamente magnéticos (unidades de diámetro 12”) o de mineralesdébilmente magnéticos (unidades de 15” y 24” de diámetro).

Separadores magnéticos de tambor de mediana y alta intensidad para operar en seco sonfabricados por Eriez Magnetics, International Process Systems Inc., KHD HumboldWedag AG, Elektromag, entre otras empresas.

Figura 7.8. Esquema de un separador magnético de rodillo inducido en seco de tresetapas.

Figura 7.9. Separador magnético de rodillo de alta intensidad en seco, Magnaroll.

7.5. Aplicaciones Generales de los Separadores Magnéticos que Utilizan MagnetosPermanentes de Tierras Raras

Los separadores magnéticos con magnetos permanentes de tierras raras incorporanrecientes avances en la tecnología de magnetos, usando magnetos permanentes dealeaciones de tierras raras de alta calidad. Estos magnetos y las innovaciones eningeniería permiten alcanzar una alta efectividad en la separación en seco de mineralesparamagnéticos, con una elevada capacidad de tratamiento.Las aplicaciones más importantes de los separadores magnéticos de rodillo conmagnetos de tierras raras y separadores magnéticos de tambor con magnetos de tierrasraras serían las siguientes:

Producción de concentrado de ilmenita basada en las razones TiO2/Fe2O3. Mejoramiento de las leyes de estaurolita y granate dentro de los magnéticos y

producción de zircón dentro de los no magnéticos. Producción de arenas vidriosas Eliminación de impurezas magnéticas desde concentrados de gemas preciosas. Reducción de contaminante de hierro desde acopios de alimentación granular. Aplicaciones en procesos de reciclaje, procesamiento de alimentos, industria

farmaceutica e industria de abrasivos.

8. CONCENTRACIÓN ELECTROSTÁTICA

8.1. Introducción

El principio de la separación electrostática está basado en el hecho de que si uno de losmateriales en una mezcla de partículas pueden recibir una carga superficial al entrar aun campo electrostático, las partículas de este material serán repelidas por uno de loselectrodos y atraídas hacia el otro, dependiendo del signo de la carga de las partículas.

Las técnicas convencionales de separación electrostática emplean las fuerzasdesarrolladas entre partículas cargadas y los electrodos de campo para establecertrayectorias, y a partir de éstas tornar efectiva la separación. El arte y al ciencia de laconcentración electrostática se encuentra en la habilidad de cargar selectivamente una omás especies minerales que componen una mezcla, tornándolas de comportamientodiferente en el campo eléctrico.

La separación electrostática es aplicada como un proceso de concentración sólo a unpequeño número de minerales, sin embargo, donde ella se aplica, es altamente exitosa.Es frecuente combinarla con separación gravitacional y magnética para tratar mineralesno sulfuros.

La mayor aplicación de la separación electrostática ha sido en el procesamiento dearenas de playa y depósitos aluviales conteniendo minerales de titanio. Hay pocasplantas de tratamiento de arenas de playa en el mundo, que no usan la separaciónelectrostática para separar rutilo e ilmenita de zircón y monacita. La mayoría del rutilo yzircón se produce en Australia, y todas las plantas utilizan separación electrostática. Laseparación electrostática es usada también en otros minerales, tales como: casiterita,columbita, minerales de ganga obtenidos desde concentración de ilmenita, hematita, etc.

8.2. Componentes de la Concentración Electrostática

Los sistemas de separación electrostática contienen a lo menos cuatro componentes:

Un mecanismo de carga y descarga. Un campo eléctrico externo. Un sistema que regule la trayectoria de las partículas no eléctricas. Un sistema de colección para la alimentación y productos.

Los mecanismos de carga y descarga resultan de una de las siguientes categorías dedistribución de carga:

Partículas de dos especies diferentes entran en un campo eléctrico en una zonade separación portando una carga eléctrica de signo opuesto.

Partículas de dos especies diferentes entran en una zona de separación donde unsolo tipo de partícula lleva una carga eléctrica significativa.

Partículas entran en la zona de separación, de modo que partículas de diferentesespecies llevan carga del mismo signo, pero la magnitud de la carga eléctrica essignificativamente diferente.

Partículas de diferentes especies entran en la zona de separación con momentosbipolares significativamente diferentes.

Se requiere un campo eléctrico, el cual es definido por alguna configuración de límitesequipotenciales y una fuente de alto voltaje. Los rangos de potencial eléctrico son delorden de 10 a 100 kV y generalmente son unidireccionales.

La separación física de dos tipos de partículas es siempre realizada ajustando las fuerzasy el tiempo que actúan estas fuerzas sobre éstas, de modo que partículas de diferentestipos tendrán trayectorias diferentes en tiempos predeterminados. En adición a lasfuerzas eléctricas, es generalmente ventajoso utilizar fuerzas de gravedad, centrífuga, ofricción, para efectuar una clasificación selectiva.

8.3. Mecanismos para Cargar Partículas

A pesar de que hay varias formas de cargar partículas, sólo tres mecanismos de cargadoson usados en la separación electrostática comercial:

Cargado mediante electrificación por contacto y fricción. Cargado por bombardeo de iones o electrones. Cargado por inducción conductiva.

8.3.1. Cargado de partículas mediante electrificación por contacto

Se observa que cuando superficies de minerales no similares son colocadas en contacto,intercambian cargas entre sí con la consecuente perturbación del equilibrio individual.La electrificación por contacto es conocida también como electrificación por roce. Enesta forma de cargado eléctrico, partícula contra partícula, el área de contacto esnormalmente muy pequeña tornándose necesario promover a través de la acciónmecánica el revolvimiento de estas partículas, generando de esta forma apreciable cargamedia superficial. Si el material está constituido de partículas levemente conductoras, ladensidad de carga resultante frecuentemente se torna suficiente para ser utilizada en unmecanismo de separación eléctrica. Se observa que si no hay un intenso contacto departículas unas contra otras, la separación no es verificable.

La electrificación por contacto es el mecanismo más frecuentemente usado para cargarpartículas selectivamente, y permitir una separación electrostática de dos especies demateriales dieléctricos. Ejemplos típicos son la separación de feldespatos desde cuarzo;cuarzo desde apatita y; halita desde silvita.

Como regla general, si dos materiales dieléctricos son contactados y separados, elmaterial con la constante dieléctrica mayor se carga positivamente. Sin embargo, en el

caso de los minerales esto no es particularmente así, ya que las propiedades eléctricas deun mineral pueden variar ampliamente debido a la presencia de trazas de impurezas.

En la figura 8.1. se muestra el diseño esquemático de un separador electrostático decaída libre, basado en el cargado de partículas por electrificación por contacto.

Los datos y resultados de una separación electrostática típica de laboratorio utilizandouna mezcla artificial de fosfato y cuarzo se presentan a continuación:

Flujo de alimentación: 200 lb/h por pulgada de ancho del electrodo.Espaciamiento de los electrodos: 6 pulgadas.Diferencia de potencial entre los electrodos: 60.000 V.Tamaño de partículas: 0,15 a 0,30 mm.

Tabla 8.1. Resultados de separación electrostática a escala de laboratorio de una mezclaartificial de fosfato y cuarzo.

Productos % Peso % Fosfato % CuarzoAlimentación 100 50 50Concentrado 47 97,1 2,9

Relave 53 8,2 91,8

Sin embargo, es importante señalar que la separación electrostática de una mena aescala industrial no es fácil. En general, los productos finales que se obtienen resultande varias etapas de limpieza y scavenger.

8.3.2. Cargado por corona – El separador de alta tensión

Cuando la mena está compuesta de una mezcla de minerales buenos y malosconductores eléctricos, la mezcla puede ser separada generalmente por el uso deprocesos de alta tensión. Aplicaciones típicas son la separación de rutilo e ilmenita(conductores) desde zircón y otros minerales no conductores encontrados en arenas deplaya, y la separación de cuarzo (aislante) desde especularita (conductor).

En este tipo de separación electrostática todas las partículas, conductoras y noconductoras, son cargadas debido al alto campo eléctrico producido por el electrodo decorona ionizado que genera un flujo de iones. La separación electrostática de cargadopor corona, llamada separación por corona, se puede aplicar para la separación departículas con diferentes conductividades debido al fuerte campo eléctrico aplicado.

En los separadores de alta tensión la alimentación se realiza en el rotor (tamborrotatorio) conectado a tierra y entra al campo de un electrodo ionizado cargado. Laspartículas alimentadas aceptan una carga por bombardeo de iones. Las partículasconductoras pierden su carga en el rotor conectado a tierra y son lanzadas desde lasuperficie del rotor por la fuerza centrífuga, lejos de la superficie del rotor. Laspartículas no conductoras no son capaces de disipar su carga rápidamente en el rotor, yde ese modo, son atraídas a la superficie del rotor. En la figura 8.2 se presenta unseparador electrostático de alta tensión.

Figura 8.1. Separador electrostático de caída libre basado en le cargado medianteelectrificación por contacto.

Figura 8.2. Separador electrostático de alta tensión.

Con respecto al comportamiento de algunos minerales frente a un separador de altatensión, se puede señalar lo siguiente: minerales fijados al rotor del equipo (noconductores): apatita, barita, calcita, corindón, granate, yeso, monacita, scheelita,turmalina, zircón; minerales que son lanzados del rotor del equipo (conductores):casiterita, cromita, galena, oro, diamante, hematita, magnetita, rutilo, esfalerita,wolframita.

Un separador de alta tensión tiene una capacidad de alrededor de 1000 a 1200 lb/h porpie de rotor. Los rotores de estos equipos que son utilizados para arenas de playa, songeneralmente de 6 pulgadas de diámetro y 5 pies de largo, y normalmente operan a lavelocidad de 300 a 500 rpm.

8.3.3. Cargado por inducción

Si una partícula se coloca sobre un conductor conectado a tierra en la presencia de uncampo eléctrico, la partícula desarrollará rápidamente una carga superficial porinducción. Ambas, las partículas conductoras y no conductoras llegarán a serpolarizadas, pero la partícula conductora tendrá una superficie completamenteequipotencial. La partícula no conductora permanecerá polarizada. Este tipo demecanismo de cargado de partículas se muestra en la figura 8.3.

En el cargado por inducción la mezcla de minerales a ser separada se alimenta a untambor que rota y pasa a través de un campo eléctrico generado por un electrodo tubularde alto voltaje. Las partículas conductoras obtienen carga por inducción por un periodocorto de tiempo, dependiendo de su superficie conductiva. La carga inducida tiene unapolaridad inversa a la del electrodo de alto voltaje. Por lo tanto, una fuerza atractiva seoriginará hacia el electrodo con respecto a las partículas conductoras, con lo cual laspartículas serán dirigidas desde la superficie del rotor en dirección del electrodo. Laspartículas no conductoras no se cargarán significativamente durante su residencia en elrotor y su carga será pequeña para afectar un movimiento hacia el electrodo de altovoltaje.

Equipamientos comerciales típicos incluyen el separador tipo rodillo (figura 8.4) y elseparador de placa inclinada (tobogán) (figura 8.5). La capacidad de estas máquinas esde alrededor de 300 a 1400 lb/h por pie de ancho del electrodo.

En Australia en el tratamiento de arenas de playa, se utiliza extensivamente el separadorelectrostático Reichert de placa tipo harnero (figura 8.6). Este separador se usa paralimpiar las partículas no conductoras concentradas previamente por el uso de unamáquina de descarga por corona. Las partículas conductoras pasan a través del electrododel harnero como concentrado. Debido a que la electrificación por contacto es tambiénun mecanismo activo, la polaridad de los electrodos es muy importante. La capacidad deestas máquinas para aplicaciones en arenas de playa es de alrededor de 1,5 ton/h,utilizando un separador de 6 pies de ancho.

Figura 8.3. Partículas cargadas por inducción.

Figura 8.4. Separador electrostático tipo rodillo.

Figura 8.5. Separador electrostático de palca inclinada (tobogán).

Figura 8.6. Separador electrostático Reichert de placa tipo harnero.

8.4. Separadores Electrostáticos

8.4.1. Separadores electrostáticos electrodinámicos

Los separadores electrostáticos del tipo electrodinámicos son comúnmente llamadosseparadores de alta tensión. En estos separadores la alimentación se realiza en el rotor(tambor rotatorio) conectado a tierra y entra al campo de un electrodo ionizado cargado.Las partículas alimentadas aceptan una carga por bombardeo de iones. Las partículasconductoras pierden su carga en el rotor conectado a tierra y son lanzadas desde lasuperficie del rotor por la fuerza centrífuga, ellas entonces están bajo la influencia delcampo electrostático del electrodo no ionizado y son lanzadas lejos de la superficie delrotor. Las partículas no conductoras no son capaces de disipar su carga rápidamente enel rotor, y de ese modo, son atraídas a la superficie del rotor. En la figura 8.7 semuestran los lugares donde se depositan las partículas conductoras, no conductoras y losmateriales “middlings”, al operar un separador electrodinámico o de alta tensión.

En estos separadores el tamaño de las partículas alimentadas influye en la acción delseparador, ya que la carga en la superficie de las partículas gruesas es menor en relacióna su masa, que en las partículas finas. Por lo tanto, una partícula gruesa es másfácilmente lanzada desde la superficie del rotor, en cambio, las partículas conductorasfinas tenderán a ser atrapadas por partículas no conductoras, debido a su menor masa.Así, las partículas finas tienden a concentrarse con la fracción no conductora. Comoresultado de esto, es normal en la práctica, utilizar sistemas de limpiado en varias etapascon los separadores ordenados en bancos (figura 8.8).

Los separadores de alta tensión operan en un rango amplio de tamaños de partículas.Con arenas de playas es posible trabajar en un rango de tamaño de 50-100 micrones,aunque un rango de tamaño menor es deseable y más común. Con menas de hematita,tamaños menores a 1 mm se aceptan, sin embargo, partículas menores que 75 micronescausan problemas.

En cuanto a los tamaños de los separadores, se encuentran de diferentes tamaños. Lacapacidad de un separador de alta tensión depende de varios factores, así, capacidadesde 2500 kg/h por metro de longitud del rotor son obtenidas con menas de hierro, yaproximadamente 100 kg/h por metro, con minerales de arenas de playa.

Para optimizar el rendimiento de un separador de alta tensión deben considerarse lassiguientes variables: flujo de alimentación, velocidad del rotor, posición y voltaje delelectrodo y la posición del separador del producto obtenido.

Figura 8.7. Separador electrodinámico o de alta tensión.

Figura 8.8. Esquema de posibles configuraciones de separadores electrostáticosordenados en bancos.

8.4.2. Separadores electrostáticos “Electro-estáticos”

Inicialmente los separadores electrostáticos fueron del tipo placa electro-estática. Losseparadores de placa de caída libre, en los cuales las partículas caen entre dos placasverticales (una placa cargada positivamente y la otra placa cargada negativamente, conun alto gradiente de voltaje entre ellas), ha sido usada para separar silvita desde halita,feldespato desde cuarzo, y fosfato desde cuarzo. Sin embargo, este tipo de separador nose usa mayormente.

Hay dos tipos de separadores electro-estáticos que se fabrican: el separador tipo rotor yel separador tipo placa.

8.4.2.1. El separador tipo rotor

El separador electro-estático tipo rotor (figura 8.9) es similar, en apariencia, alseparador de alta tensión. Sin embargo, el separador electro-estático no presenta elelectrodo ionizado. En ese lugar hay un solo electrodo largo que produce un campoeléctrico. Aunque la partícula sea conductora o no conductora, ella puede considerarsecomo una partícula que puede llegar a polarizarse.

Sin embargo, tal como se aprecia en la figura 8.3., una partícula conductora rápidamentellega a tener una superficie equipotencial y tiene el mismo potencial que el del rotorconectado a tierra, por lo cual, será atraída hacia el electrodo. Así, la partículaconductora es lanzada desde la superficie por la atracción con el electrodo, mientras quela partícula no conductora continúa adherida a la superficie del rotor, hasta que lagravedad produzca su caída. De este modo, la separación se alcanza, pero conmecanismos de cargado de la partícula diferente al empleado en el separador de altatensión.

8.4.2.2. El separador tipo placa

Se fabrican dos separadores del tipo placa: el separador electro-estático de placa y elseparador electro-estático de malla (harnero). Los principios operacionales sonsimilares. Las partículas son cargadas por inducción y las conductoras adquieren unacarga opuesta al electrodo. De ese modo, las partículas conductoras son atraídas hacia elelectrodo. Las no conductoras continúan hacia abajo en la placa o a través del harnero.Los separadores electro-estáticos de placas y harnero se aprecian en las figuras 8.10 y8.6, respectivamente.

En los separadores electro-estáticos, las partículas finas son las más afectadas por lasfuerzas débiles involucradas, por lo cual, el producto conductor preferentementecontiene partículas conductoras finas. Al mismo tiempo, no hay tendencia para laspartículas gruesas no conductoras a entrar en el flujo conductor. Debido a que estosseparadores actúan primeramente sobre las partículas conductoras, ellos son usados,principalmente, para la limpieza de una cantidad pequeña de partículas conductoras,

desde una gran cantidad de partículas no conductoras. En particular, su principal uso esen la limpieza de pequeñas cantidades de rutilo e ilmenita en concentrados de zircón.

Estos separadores son usados generalmente en bancos, tal como se aprecia en la figura8.11 con las partículas no conductoras siendo re-limpiadas a través del separador.

Figura 8.9. Separador electro-estático tipo rotor.

Figura 8.10. Separador electro-estático de placa.

Figura 8.11. Esquema del ordenamiento en bancos de los separadores electro-estáticos:(a) separador de placas; y b) separador de harneros.

8.5. Diagramas de Flujo con Separadores Magnéticos y Electrostáticos

En el procesamiento de ilmenita de las arenas de playa existe la probabilidad de algúntraslape en la aplicación de los separadores magnéticos y separadores electrostáticos dealta tensión. La tabla 8.2 muestra algunos de los minerales comúnmente presentes en lasarenas de playa, junto con las propiedades relacionadas a la separación magnética y dealta tensión.

Tabla 8.2. Minerales característicos de arenas de playa.

Minerales magnéticos Minerales no magnéticosMagnetita – T Rutilo – TIlmenita – T Zircón – PGranate – P Cuarzo - PMonacita - P

T: Minerales repelidos por la superficie de un separador electrostático de alta tensión.P: Minerales fijados a la superficie de un separador electrostático de alta tensión.

Las arenas de playa comúnmente se operan con dragas flotantes que alimentanconcentradores flotantes de hasta 2000 ton/h o más. El concentrador flotante el cualconsiste de un complejo circuito de conos Reichert o espirales, mejora el contenido demineral pesado desde alrededor de 2 % en la alimentación, hasta 90 % en elconcentrado, desechando el cuarzo y el granate, si es necesario. El concentrado porgravedad se transfiere después al sitio del concentrador permanente para unenriquecimiento adicional mediante una combinación de separación de alta tensión ymagnética (figura 8.12).

Los separadores de tambor de baja intensidad eliminan cualquier magnetita presente enla alimentación, después que los separadores magnéticos húmedos de alta tensiónseparan la monacita y la ilmenita del zircón y el rutilo. La separación de alta tensiónpara producir la separación final, se hace después de secar esta dos fracciones, aunquealgunas veces se lleva a cabo una limpieza adicional mediante separadoreselectrostáticos. Por ejemplo, se usan separadores electrostáticos de harnero para limpiarconcentrados de monacita y zircón. De manera similar, los separadores electrostáticosde placa se usan para rechazar las partículas no conductoras gruesas de los concentradosde ilmenita y rutilo.

En la figura 8.13 se presenta la concentración de una mena que contiene alrededor de 35% de Fe, correspondiente a minerales de magnetita y hematita especular. La menadespués de la trituración y la molienda se alimenta a los bancos de los concentradoresde espiral primarios y limpiadores. El concentrado de las espirales se filtra, seca ylimpia en separadores Carpio con rodillo de alta tensión. Las colas de las espirales seespesan, y posteriormente se tratan en separadores magnéticos de tambor para eliminarla magnetita residual, seguida por los separadores magnéticos Jones de alta tensión enhúmedo, los cuales extraen cualquier hematita remanente. Los concentrados magnéticosse clasifica, se secan y se mezclan con el producto de alta tensión, para dar unconcentrado final de 65 % Fe.

Figura 8.12. Diagrama típico del tratamiento de arenas de playa mediante separacióngravitacional, magnética y electrostática.

Figura 8.13. Diagrama de concentración de una mena de hierro utilizando separacióngravitacional, magnética y electrostática.

9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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