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DISEO DE PROCESOS Y DISEO DE PLANTAS A ESCLA DPARA CONCENTRACIN GRAVIMETRICA

DISEO DE PROCESOS Y DISEO DE PLANTAS A ESCLA DPARA CONCENTRACIN GRAVIMETRICAPor Chris Mills

Consultor de Minerales IndustrialesPrinceton New Jersey

EXTRACTO

El papel de la separacin gravimtrica en la industria minera es brevemente considerado en perspectiva. Las pruebas e intentos de laboratorio y mineralgicas para el diseo de los procesos gravimtricos son examinados poniendo especial nfasis en la seleccin de la tecnologa del proceso. Es tratado y comentado el material disponible en equipos para pequea escala y trabajo de pruebas-piloto, particularmente en relacin a la escalacin y a la adquisicin de datos precisos y fiables. El transporte del comportamiento de los datos desde la planta piloto a la planta a escala es igualmente explicado. Son reseados todos los tipos de equipos a escala totoal existentes para la separacin gravimtrica, poniendo de relieve las unidades de alta capacidad. Es considerada la disposicin de la planta y la seleccin del os equipos auxiliares.INTRODUCCION

A modo de introduccin a este captulo, es pertinente considerar la separacin gravimtrica como una coleccin o conjunto de etapas de proceso, en perspectiva. Esto al menos ha sido hecho una vez por Aplan (1), y algunas cifras obtenidas en tiempos ligeramente ms recientes de muestran mas adelante. Estas cifras son en parte resumidas del Manual de Minerales 1974 (2), y en parte tomadas del propio conocimiento del autor sobre la separacin gravimtrica en los Estados Unidos. Estas cifras son en general muy aproximadas y deben de servir para dar una idea de las magnitudes consideradas. Una de ellas puede estudiarse en la Tabla 1 que muestra que para el ao 1973 en los U.S.A. fueron tratados alrededor de 313 millones de minerales por concentracin gravimtrica para producir concentrados con un valor de unos 3900 millones de dlares. Esto puede compararse con una estimacin de 400 millones de toneladas de mineral tratados por flotacin con espumantes en el mismo periodo con un valor de los concentrados de unos 1500 millones de dlares.CONCENTARCIN GRAVIMTRICA

Tabla 1: Tonelaje de mineral tratado por separacin por gravedad de los U.S.A. en 1973 (Excluyendo DMS)

Tipo mineral

Mineral Procesado

(millones t.)Valor aprox. De productos

(milln $)

Carbn

Mineral hierro

Arenas mineralesOroTungsteno

228

50

23

9

32900

900

72

2

37

TOTAL3133911

Como puede apreciarse en las cifras anteriores, el carbn representa la mayor parte del mineral tratado por separacin gravimtrica en los U.S.A., conjuntamente con el mineral de hierro. Las unidades ms grandes de los equipos de separacin gravimtrica utilizados en los Estados Unidos son los jigs o cajas, mesas vibrantes por va hmeda, espirales, conductos separadores y (mas recientemente) los conos. La separacin por medios densos, DMS, se utiliza tambin muy ampliamente, pero este proceso no ser tratado en este captulo, y las cifras tratadas por este sistema han sido omitidas voluntariamente en la Tabla 1.Se piensa generalmente que la separacin gravimtrica es aplicable solamente a la separacin del carbn y a algunas oscuras y escasas separaciones en las que ha fracasado la separacin por flotacin. Esta visin es ms bien errnea en la actualidad y ser cada vez ms errnea todava en le futuro. Las razones para esta ltima aseveracin son triples. En general, la separacin gravimtrica tiene un coste de instalacin mas bajo por tonelada producida que la flotacin para cualquier trabajo determinado, y usualmente requiere menos potencia instalada por tonelada tratada igualmente. La separacin gravimtrica no utiliza costosos reactivos, cuyo coste (en la flotacin) est continuamente subiendo en espiral. Con la excepcin de la evaluacin de la cal (comn en la flotacin) el impacto ambiental del efluente de la planta gravimtrica es considerablemente menor que en la flotacin, debido en gran parte a la ausencia d e productos qumicos orgnicos y a sus propios productores de reaccin.Aunque no es el tema de este captulo, haremos una breve mencin de los dos procedimientos o procesos que son a menudo complementarios de la separacin gravimtrica, como son los de las separaciones elctricas y magnticas. Ambos procesos se reparten la mayor porcin de los beneficios del coste de la separacin gravimtrica, y tambin se las ventajas no polucionantes.

El examen del as literatura de los ltimos diez aos muestra el notable abandono del a separacin gravimtrica. Esta dejadez queda reflejada en la escasa investigacin sobre el tema, la casi completa falta de enseanza del tema en las escuelas de minas de los U.S.A., y la suspicaz actitud de la mayor parte de las firmas americanas hacia cualquier sugestin sobre la utilizacin de la separacin gravimtrica cuando la flotacin tiene alguna concebible posibilidad de xito. Esta rea podra ser extendido hasta el infinito, pero es mas apropiado examinar el tema cuidadosamente y tratar de deshacer algunos de los mitos.La clave genuina del a separacin gravimtrica efectiva es una completa comprensin de la mineraloga del mineral considerado. La figura 1 muestra el tamao de aplicabilidad de gama de las unidades de proceso en la separacin gravimtrica. Por otro lado, muestra el tamao de la gama de aplicabilidad para algunos otros procesos relevantes. Adems de las limitaciones del tamao d e partcula, por supuesto existen limitaciones sobre la diferencia de la gravedad especfica y la liberacin, de las que hablaremos ms adelante. Sin embargo, la consideracin de la Figura1, en combinacin con un conocimiento mineralgico d el mineral, indicar inmediatamente si la separacin gravimtrica es n camino viables para un proceso.

Igualmente, el diagrama de la Figura1 nos indicar que otros procesos tecnolgicos se encuentran disponibles como alternativa frente a la separacin gravimtrica. Naturalmente, los ingenieros de minas experimentados sern capaces de determinar o establecer esto en gran medida a partir del anlisis mineralgico. Suponiendo que la tecnologa d e la separacin gravimtrica sea la apropiada, el camino de la accin a seguir es generalmente recto.TRABAJOS DE PRUEBAS DE LABORATORIOEl primer paso a nivel de laboratorio debera de ser siempre en anlisis de lquidos densos del mineral que ha de ser alimentado a la planta de separacin gravimtrica. Sin embargo, la separacin estndar hundido-flotado a la gravedad especfica de 2.95 no es generalmente muy clarificadora (la industria carbonfera ha estado durante muchos aos por delante de la industria metalfera en este sentido, utilizando pruebas secuenciales de hundido-flotado(3,4). Lo que hay que hacer es un completo anlisis secuenciales de hundido flotado de la alimentacin de la planta propuesta.

Uno de los mayores problemas en este campo es la ignorancia del as tcnicas disponibles. El tetrabromoetano 1, 1,2,2 y el bromoformo(y ocasionalmente el yoduro de metileno) son los lquidos pesados con los que se encuentran familiarizados los ingenieros de minas especializados en los procesos de minerales. Estos lquidos son de poca utilidad para los anlisis de lquidos densos en la separacin gravimtrica, ya que la mayor parte de los minerales concentrados por el sistema gravimtrico tienen gravedades especficas mucho mas altas que los tres productos mencionados. La solucin de Clerici (una solucin acuosa de formiato de talio y malonato de talio), sin embargo, es de gran ayuda, dado que su gravedad especfica mxima, (a 95 C) es de 5,2. La solucin clercica es mucho menos arriesgada de manipular de lo que generalmente se piensa, y cuando es adecuadamente manejada es mucho mas segura que los hidrocarbones halogenados. La solucin clercica no debera nunca de ser calentada en un bao de arena, (como recomiendan algunos fabricantes), dado que este mtodo de calentamiento puede descomponer las sales del talio, convirtindose con ello en altamente txico. Estas soluciones deberan siempre ser calentadas en un bao abierto de agua, dado que esto limita la temperatura a 100 C ( a cuyo punto las sales del talio no se descomponen). Dada la mas bien alta viscosidad de la solucin de Clerici, es a menudo deseable utilizar una centrfuga para la gama mas elevada de gravedad especfica, pero esto es un bajo precio a pagar frente a las ventajas que se obtienen. El autor ha utilizado la solucin Clerici muy extensamente durante los ltimos ocho aos, y es un punto de inters sealar que por lo menos una compaa Australiana utiliza el lquido pesado de la solucin de Clerici para sus anlisis rutinarios (c. 200 muestras por da). En este ltimo caso no se ha producido ningn problema de equipo costoso. Ms adelante, dentro de este mismo captulo, ofreceremos un ejemplo hipottico para ilustrar los enunciados o principios que lleva consigo la utilizacin de la solucin clercica para los anlisis.Los resultados de los anlisis de lquidos pesados de los minerales metalferos se encuentran dispuestos exactamente de la misma manera que se muestra para el carbn de la Referencia 3. Fundamentalmente las curvas establecidas son:

1. Gravedad Especifica

2. % acumulativo de hundidos

3. % acumulativo de flotados

4. Conjunto caracterstico

5. Tolerancia de gravedad especifica

En las etapas iniciales de la investigacin de la concentracin gravimtrica todas las curvas son aproximadamente de igual importancia, como veremos mas adelante. La tolerancia especfica de las curvas de gravedad son de particular inters desde el punto de vista de la seleccin de proceso. Bsicamente estas curvas muestran el porcentaje de peso del mineral de cabeza que caera dentro de una tolerancia dada de gravedad especfica ( por ejemplo +- 0,05,+- 0,1)

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