concentración por medios densos - minería

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EL METODO DE DENSIDAD DIFERENCIAL PARA LA PREPARACIN DE MINERALES Dr. Ruiz Bates El mtodo de densidad diferencial o sink and float, aplicado originalmente al lavado de carbones, ha empezado a usarse en los ltimos 40 aos en el tratamiento de minerales pesados, con resultados tan satisfactorios que ya en 1939 tres grandes instalaciones en los Estados Unidos de N. Amrica trataron por este procedimiento mas de 5,5 millones de toneladas de minerales de zinc, plomo y hierro. Simultneamente el procedimiento se ha aplicado tambin en otros pases, en plantas de pequeas y grandes capacidades, desplazando a las instalaciones de seleccin a mano y jigs de descaje. En su estado actual de desarrollo la aplicacin del sink and float esta limitada a los tamaos ms gruesos que 2,4 mm y por lo tanto este es un procedimiento de concentracin final, salvo ciertos casos especiales de minerales de poco valor para los cuales el lmite de recuperacin econmica es muy bajo, tal como pasa en el tratamiento de minerales de hierro. En la concentracin de minerales ms valiosos y especialmente cuando estos estn finamente diseminados y siempre que presenten una proporcin importante de materia estril separable en los tamaos gruesos, el procedimiento de densidad diferencial es ventajosamente aplicable como etapa de preconcentracin, con la consiguiente economa en la molienda y el aumento virtual de la capacidad de las instalaciones en las etapas subsiguientes. 1. PROCEDIMIENTO QUE EMPLEAN LIQUIDOS PESADOS VERDADEROS Para separar distintas especies mineralgicas y para estudiar las posibilidades de concentracin por gravedad, se emplean en los laboratorios distintos lquidos pesados que consisten unas veces en soluciones de sales de mercurio y lodo y otras en hidrocarburos halogenados. El mtodo es de gran precisin y sencillez, pero las sustancias usadas, por su costo y propiedades qumicas y fsicas, no se prestan para aplicacin industrial. En el tratamiento de carbones, que requiere lquidos de solamente 1,5 de peso especfico, aparecen las primeras aplicaciones industriales del mtodo de laboratorio. El procedimiento Lessing, usado en Wales, Inglaterra, emplea una solucin de cloruro de calcio con densidad alrededor de 1,4 y produce carbones muy pobres en cenizas. El licor que necesariamente se diluye en las operaciones de lavado, es concentrado nuevamente por evaporacin y esta parte del procedimiento parece ser una de las razones econmicas que han impedido una mayor difusin del mismo. Similarmente, el sistema Bertrand, usado en Blgica, emplea tambin una solucin de cloruro de calcio, pero por medio de un sistema de circulacin en contra-corriente evita la necesidad de concentrar el licor por evaporacin. Este sistema exige la circulacin de cinco distintas soluciones con la consiguiente complicacin del esquema. El mtodo se aplica especialmente para el tratamiento de los finos del carbn, entre 1 y 5 mm, dando productos excepcionalmente puros que se usan en la fabricacin de electrodos, carbn coloidal y combustible para generadores de gas en automotores.

Recientemente, la firma Du Pont ha presentado un procedimiento que emplea tambin lquidos pesados verdaderos y que es aplicable tanto al lavado de carbones como al tratamiento de minerales pesados. Los lquidos usados son el tetrabromometano, el dibromoetileno, el pentacloroetano y el tricloroetileno con pesos especficos de 2,96; 2,17; 1,68 y 1,48 respectivamente. Estos hidrocarburos halogenados pueden mezclarse entre s para combinar el peso especfico requerido, son insolubles en el agua y el agua es insoluble en ellos, tienen baja presin de vapor, son qumicamente estables, tienen baja viscosidad y no son inflamables. En cuanto a su costo no conocemos datos todava, pero dada su composicin es de suponer que no sea muy bajo. La recuperacin de estos lquidos se hace por lavado aprovechando su alto peso especfico y la propiedad de no ser soluble en agua. Para evitar prdidas por humedecimiento del mineral se emplean en el procedimiento Du Pont dos sustancias llamadas agentes activos, el tanino y el acetato de almidn, en soluciones de 1 por 10000, con las cuales se moja el material antes de entra en contacto con los lquidos pesados, quedado los trozos recubiertos por una pelcula de agua que los asla de aquellos. El sistema es aplicable solamente a materiales mayores que 6 mm y el manejo de los lquidos requiere ciertas precauciones por ser venenosos. En la literatura consultada no se menciona ninguna aplicacin del procedimiento Du Pont en la concentracin de minerales metlicos, pero se lo usa en el lavado de carbones. 2. SUSPENSIONES PESADAS Se sabe que partculas slidas suspendidas en agua, comunican a la pulpa o suspensin as formada, las propiedades de un lquido pesado en cuanto se refiere a su facultad para flotar trozos de materiales de menor peso especfico y dejar hundir los de mayor densidad.

Figura 1 Efecto del peso especfico de la pulpa sobre la consistencia, en distintos suspensoides 200 +325 mallas

Estas suspensiones se conocen en la prctica del sink and float con el nombre de medios y el material en suspensin con el de suspensoide. Los medios usados son generalmente inestables y requieren cierto grado de agitacin para evitar la separacin entre lquido y suspensoide. Este ltimo, adems de determinar el peso especfico de la pulpa, le comunica cierta consistencia o viscosidad aparente, que depende del tamao y forma de los granos as como del carcter superficial de los mismos. La presencia de impurezas y la temperatura afectan la relacin entre peso especfico y consistencia. a) Materiales usados en la preparacin de medios Desde luego, en la seleccin de un material para suspensoide, el peso especfico es la condicin ms importante. En el tratamiento de carbones un medio de peso especifico entre 1,3 y 1,5 ser suficiente para hacer flotar al carbn dejando hundir la ganga. En la preparacin de carbones se usan medios de arena de cuarzo y arcilla y podran usarse seguramente muchos otros minerales de densidad semejante. En el caso del tratamiento de minerales metlicos, en el cual hay que hacer flotar gangas de peso especfico alrededor de 2,7 es necesario emplear suspensoides mas pesados, generalmente arriba de 5,0.La magnetita, la galena y el ferrosilicio son los materiales usados hasta ahora, pero sin duda podran usarse muchas otras sustancias adecuadas a las necesidades de cada caso. Fuera del peso especfico del suspensoide hay que tomar en cuanta su costo, la forma de las partculas, la resistencia al desgaste, la fragilidad o aptitud de ser reducido a polvo fino, la inercia qumica y finalmente alguna propiedad fsica o qumica que facilite su limpieza. La arena de cuarzo se usa ya desde 1917 en el lavado de carbones segn el procedimiento patentado por Chance. Con este material se puede preparar suspensiones de hasta 1,8 sin que la consistencia ocasione dificultades. La arcilla se empleaba en 1931 en una mina de Pittsburg, Kansas, como suspensiones para el lavado de sus carbones. Los medios de arcilla tienen mayor consistencia que los de arena, para un peso especfico igual, pero son ms estables y requieren menos agitacin. Con magnetita no se pueden preparar suspensiones de densidad suficiente para hacer flotar las gangas comunes, pero puede aplicarse para el tratamiento de minerales livianos como el azufre, la crisocola, el yeso y desde luego el carbn. Suspensiones de peso especfico mayor que 2,55 son ya demasiado viscosas. Las propiedades magnticas de la magnetita son muy tiles en la recuperacin y limpieza del medio. La galena, con su alto peso especfico (7,5) se presta muy bien para la preparacin del medio. Con el mineral puro es posible llegar a densidades de 4,8 sin que la consistencia sea muy alta. Con concentrados de galena normalmente puros se pueden preparar medios de densidad hasta 3,8, lo que es ms que suficiente para la separacin de las gangas comunes. Los medios de galena pueden limpiarse en mesas de concentracin y las partes ms finas en mquinas de flotacin. La fragilidad y poca dureza de la galena son desventajas en su empleo como suspensoide. Debido a estas propiedades las partes mas gruesas, por efecto del bombeo y circulacin, pasan rpidamente al estado de lamas muy finas, hasta tamaos coloidales, que es necesario eliminar del medio por el efecto que tienen sobre la viscosidad.

Figura 2 Efecto del grado de molienda sobre la consistencia de pulpas de galena A menos 5 micrones; B menos 200 mallas; C menos 100 mallas (Segn De Vaney y Shelton) Con el nombre de ferrosilicio se conoce una serie de aleaciones entre hierro y silicio que pueden contener hasta 90 % de este ltimo. Desde el punto de vista del Sink and Float las mejores aleaciones son las que contienen alrededor de 15 % de silicio: son altamente magnticas, inoxidables, resistentes al desgaste y fciles de moler. Con aleaciones de 15 % de silicio, que tienen peso especfico de 6,8 pueden prepararse medios de densidad 3,3, los cuales pueden limpiarse fcilmente con separadores magnticos. El ferrosilicio cuesta en los Estados Unidos alrededor de 60 dolare por tonelada. El alto peso especfico del plomo y su precio relativamente bajo, hacen de este metal un material muy interesante para la preparacin del medio. Con plomo metlico en polvo se pueden preparar suspensiones de densidad hasta 6,2 que son perfectamente fluidas hasta un peso especfico de 5,0. Sensiblemente, el plomo finamente dividido se oxida rpidamente en el agua y en el aire siendo adems un material muy poco resistente al desgaste. Una suspensin dejada asentar y secar se cementa por la formacin de carbonatos bsicos de plomo hasta el punto que es imposible volver a ponerla en suspensin. Por estos motivos el plomo no ha sido usado todava como suspensoide, pero sigue siendo objeto de estudio para su aplicacin. b) Relacin entre peso especfico y consistencia Si se trata de aumentar la densidad de una suspensin de slido en agua, lo lgico ser aumentar el contenido de material en