preparaciÓn mecÁnica parte 3 procesamiento de materias primas ingenieria metalurgica
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PREPARACIÓN MECÁNICA PARTE 3 PROCESAMIENTO DE MATERIAS PRIMAS
CAPITULO X CONCENTRACIÓN GRAVITACIONAL
Es un método de separación de mezclas de minerales, en dos o más productos teniendo en cuenta la velocidad con que caen los granos en un medio fluido. Este generalmente es el agua o el aire, o una solución de densidad intermedia entre los minerales a separar
Es importante conocer la hidrodinámica de la separación gravitacional para concluir que depende fuertemente de dos variables que se combinan entre sí:
▪ El tamaño
▪ La densidad de las partículas a separar
Hay otras variables que también afectan la estratificación tales como:
▪ Aspecto de las partículas minerales
▪ Polidispersidad de los sistemas particulados (distribución de tamaños)
▪ Reología de las dispersiones que alimentan a las máquinas de separación.
HIDRODINAMICA DE LAS SEPARACIÓN
En un medio viscoso como el aire o el agua, está presente una resistencia del movimiento de la partícula y su valor aumenta con la velocidad.
Cuando se alcanza el equilibrio entre la fuerza de la gravedad y la fuerza de la resistencia del fluido, el cuerpo alcanza su velocidad terminal y ésta se hace constante.
A velocidad baja las capas del fluido se mueven con los granos y hacen un empuje que está en función de la viscocidad del fluido y se llama “Resistencia Viscosa”.
A velocidad alta la principal resistencia se debe al desplazamiento del fluido por el grano, la resistencia viscosa es pequeña y se llama “Resistencia Turbulenta”.
ASENTAMIENTO LIBRE
Para pulpas de mena bien dispersas el asentamiento libre predomina cuando el porcentaje en peso de sólido es menor de 15%.
Si consideramos una partícula esférica de diámetro d, con una densidad ρs que cae por gravedad en un fluido viscoso de densidad ρf bajo condiciones de libre asentamiento.
Sobre la partícula actúan tres fuerzas:
▪ Fuerza gravitacional hacia abajo
▪ Fuerza boyante hacía arriba debido al fluido desplazado
▪ Fuerza de arrastre D que actúa hacía arriba
mg –m'g - D = m dx/dt
m = masa de la partícula
m'= masa del fluido
x = Velocidad de la partícula
FUENTE: CIMEX
Cuando la velocidad se hace constante la aceleración es cero.
D= (m- m') g m=ρπ /6 d3
D= ρπ /6 g d3 (ρs- ρl )
Stokes comprobó que la fuerza de arrastre sobre una partícula esférica se debe a la resistencia viscosa y dedujo que:
D= 3π dƞv
ƞ = Coeficiente de viscocidad
v = Velocidad terminal
Remplazando:
v = gd2 (ρs- ρl ) /18ƞ
Que corresponde a la ley de Stokes
Newton asumió que la fuerza de arrastre se debía a la resistencia turbulenta y dedujo que:
D= 0,055π d2 v2 ρl
Sustituyendo :
v= { 3gd (ρs- ρl )/ ρl }1/2
Conocida como Ley de Newton
La Ley de Stokes es valida para partículas menores de 50 μm (0,5 mm) de diámetro.
La ley de Newton se aplica para partículas mayores de 0,5 cm.
Existe un intervalo de tamaño para el cual no se ha definido una ecuación.
La Ley de Stokes se puede generalizar:
v= k1 d2 (ρs- ρl )
La Ley de Newton
v= k2 { d (ρs- ρl ) }1/2
(ρs- ρl ) se conoce con el nombre de densidad efectiva.
Consideraciones:
▪ Si dos partículas tienen la misma densidad, la partícula con el diámetro más grande tiene la velocidad terminal más alta.
▪ Si dos partículas tienen el mismo diámetro, la partícula más pesada tiene la velocidad terminal más alta.
▪ Si dos partículas de minerales distintos tienen la misma velocidad de asentamiento por stokes
da2 (ρa - ρl )
= db2 (ρb - ρl )
da / db ={ (ρb - ρl ) /(ρa - ρl ) }
1/2
Esta expresión se conoce como relación de libre asentamiento.
Para Newton:
da / db = (ρb - ρl ) /(ρa - ρl )
Conocida como relación de isodromía o equidescendentes
ASENTAMIENTO OBSTRUIDO
A medida que aumenta la proporción de sólidos en la pulpa el objeto del apilamiento hace que las velocidades de las partículas comiencen a descender.
Es el caso del agua con lodo.
El efecto de la densidad efectiva (ρs- ρl ) será mayor y la velocidad de caida desciende.
“ El asentamiento obstruido reduce el efecto de tamaño, en tanto que aumenta el efecto de la densidad sobre la clasificación”
Los equipos como los clasificadores de asentamiento obstruido se usan para incrementar el efecto de la densidad sobre la separación; mientras que los clasificadores de asentamiento libre se emplean con suspensiones relativamente diluidas para incrementar el efecto del tamaño sobre la separación.
REQUERIMIENTOS GENERALES PARA UNA BUENA CONCENTRACIÓN GRAVIMÉTRICA
▪ Una buena liberación de partículas.
Las partículas mixtas no tienen una clara separación entre ellas.
▪ Distribución de tamaños en la alimentación.
Una partícula por pesada que sea, si tiene un diámetro muy pequeño se comportará hidráulicamente como una liviana.
▪ Aspecto de las partículas
Los granos laminares se comportan hidrodinámicamente diferente a partículas esféricas aunque sean de igual densidad.
▪ Diferencias de densidad de los sólidos a separar y razón de concentración.
El criterio de concentración (C – c)
C-c = (ρp - ρl ) /(ρl – ρl)
Un valor eficiente de C-c debe ser mayor o igual a 2,5
▪ Disponibilidad de agua
▪ Deslamado del mineral
ESQUEMA CONCEPTUAL DE LA SEPARACION EN UN CONCENTRADOR POR GRAVEDAD
ESQUEMA DE SEPARACION EMPLEANDO LA VELOCIDAD DE SEDIMENTACION COMO PROPIEDAD DIFERENCIAL
ESQUEMA DE SEPARACION GRAVITACIONAL IDEAL INDEPENDIENTE DEL TAMAÑO DE PARTICULA
CAPITULO XI TIPOS DE CLASIFICADORES
▪ CLASIFICADORES HIDRAULICOS:
Se caracterizan por el empleo de agua adicional a la alimentación, de manera que la dirección de su flujo se oponga a la dirección de sedimentación de las partículas.
Las corrientes ascendentes de agua se gradúan a partir de una velocidad relativamente alta en la primera columna hasta una baja en la última columna.
CLASIFICADOR HIDRAULICO
▪ CONOS DE ASENTAMIENTO:
Es la forma mas sencilla de clasificador que separa sólidos de líquidos; en las plantas pequeñas se emplean para desaguar.
Igualmente se utilizan en la industria de agregados para deslamar los productos de arena gruesa.
Para iniciar el proceso el grifo de descarga se cierra; cuando el tanque está lleno por la parte superior sale el agua y las lamas.
CONO DE ASENTAMIENTO
▪ CLASIFICADORES MECÁNICOS:
Tienen prototipos muy variados. Poseen una superficie inclinada en la cual se forma un tanque de sedimentación. El material depositado en el fondo del tanque, se arrastra por un medio mecánico hasta el derrame líquido.
Estos clasificadores pueden ser de tipo dúplex; los sistemas de arrastre son de rastrillos o espirales.
Se emplean con los molinos de bolas para trabajar en circuito cerrado; los gruesos (arenas) regresan al molino y los finos (lamas) se entregan a los procesos de concentración.
La velocidad de los rastrillos o de la espiral determina el grado de agitación de la pulpa y la proporción del tonelaje de arena que se extrae.
La dilución de la pulpa es la variable más importante de los clasificadores mecánicos. El agua debe utilizarse para controlar la dilución de la pulpa; en caso de añadirse aumenta el asentamiento libre permitiendo que las partículas más finas se asienten.
De ésta manera se producen separaciones más finas suponiendo que la densidad de la pulpa en el derrame este por encima de un valor conocido como “dilución crítica” la cual normalmente es de 10% de sólidos.
CLASIFICADOR DE ESPIRAL
ESQUEMA DE UN CLASIFICADOR MECÁNICO
CLASIFICADOR DE RASTRILLOS
▪ HIDROCICLÓN:
Es un equipo de clasificación de operación contínua que emplea la fuerza centrífuga para acelerar la velocidad de asentamiento de los granos.
Suele remplazar a los clasificadores mecánicos en circuito cerrado con los molinos de bolas.
También tiene aplicación en: deslamado, desarenado y decantación.
Consiste en un recipiente de forma cónica, abierto en su ápice o descarga que está unido a una sección cilíndrica la cual tiene una entrada de alimentación tangencial.
La parte superior de la sección cilíndrica está cubierta con una placa a través de la cual pasa un tubo de derrame axialmente montado. El tubo se extiende hacía el interior del cuerpo del ciclón por medio de una sección corta conocida como buscador del remolino.
La alimentación se introduce bajo presión a través de una entrada tangencial, la cual imparte un movimiento de remolino a la pulpa.
Esto genera un vórtice dentro del ciclón, así como una zona de baja presión a lo largo del eje vertical, generando un núcleo o corazón de aire que se conecta a la atmósfera a través del ápice de salida.
HIDROCICLÓN
La teoría clásica de la acción del hidrociclón considera que las partículas dentro del modelo de flujo están sometidas a dos fuerzas opuestas.
- Una fuerza centrífuga hacía afuera del ciclón.
- Una fuerza de arrastre que actúa hacía el interior del equipo.
Los ciclones se usan universalmente para clasificaciones entre 150 y 5 μm.
FUERZAS QUE ACTUAN SOBRE UNA PARTICULA EN UN HIDROCICLÓN
DISTRIBUCIÓN DE LAS COMPONENTES DE LA VELOCIDAD VERTICAL Y RADIAL EN UN HIDROCICLÓN
EFICIENCIA DEL CICLON:
El mejor método es representar la eficiencia por una curva de rendimiento o curva de Tromp.
La cual relaciona la fracción en peso o porcentaje de cada tamaño de partícula en la alimentación que se reporta en el ápice o descarga con el tamaño de la partícula.
El punto de corte o tamaño de separación del ciclón, se define como aquel punto sobre la curva de Tromp para el cual el 50% de las partículas de ese tamaño se presentan en el derrame (d50 ).
I= d75 – d25 / 2d50
I= Imperfección
FACTORES QUE AFECTAN EL RENDIMIENTO DE LOS CICLONES
Las variables de ajuste son:
▪ Diámetro de la entrada de la alimentación
▪ Diámetro del buscador del remolino
▪ Diámetro de la abertura – ápice
▪ Relación de dilución.
▪ Presión de entrada
Existen muchas fórmulas y relaciones empíricas que los diseñadores utilizan en la predicción del rendimiento y diseño de los ciclones.
Un ciclón típico tiene las siguientes especificaciones:
- Área de entrada alrededor del 7% del área de la sección transversal de la cámara de alimentación.
- El diámetro del buscador del remolino es del 30 al 40 % del diámetro del ciclón.
- El diámetro del ápice generalmente no es menor del 25% del diámetro del buscador del remolino.
La separación de tamaños finos se logra con alimentaciones de bajo contenido de sólidos y una gran caida de presión. Normalmente la alimentación no es mayor al 30% de sólidos en peso.
La forma de las partículas en la alimentación también es un factor importante en la separación de los granos.
El área de entrada determina la velocidad y un aumento de dicha área incrementa la velocidad de flujo.
La geometría de la entrada es importante, normalmente es tangencial pero también puede ser envolvente.
El tamaño del ápice o de la descarga, debe ser lo suficiente para evacuar los sólidos gruesos que el ciclón está separando; además, debe permitir la entrada de aire a lo largo del eje del ciclón para establecer el remolino de aire.
Los ciclones deben operar a la más alta densidad de descarga posible; bajo condiciones de operación correcta la descarga debe formar un chorro cónico hueco con un ángulo comprendido entre 20 – 30°.
Una descarga demasiado pequeña puede conducir a la forma “Torneada” un orificio demasiado grande produce una “sombrilla” muy abierta que contiene finos sin clasificar.
EFECTO DEL TAMAÑO DEL GRIFO SOBRE LA DESCARGA DEL CICLÓN
Los diámetros de entrada y salida son las variables críticas en el diseño del ciclón. Para calcularlas se requiere el diámetro de la envoltura del ciclón.
Para ciclones pequeños que tienen poca capacidad, son utilizados en las separaciones finas, por lo tanto se deben conectar varios de ellos en paralelo si se requiere una alta capacidad de trabajo.
CAPITULO XII
CONCENTRACION POR GRAVEDAD
Estos métodos se emplean para concentrar una gran variedad de materiales, tales como: oro, plata, sulfuros, carbón, casiterita, minerales de hierro y tugsteno, con tamaños de partícula entre 50 – 10 μm.
Tienen ventajas significativas con el medio ambiente porque no generan desechos contaminantes.
PRINCIPIOS
Estos métodos separan minerales de diferente densidad por un movimiento relativo, respondiendo a la gravedad y a la resistencia al movimiento que ofrece un fluido viscoso como el agua o el aire.
Para que exista una separación efectiva es indispensable que se presente una marcada diferencia de densidad entre el mineral y la ganga.
A partir del criterio de concentración (C – c) se tendrá sobre el tipo de separación posible:
C-c = (ρp - ρl ) /(ρl – ρl)
En términos reales cuando el cociente es mayor que 2,5 positivo o negativo, la separación gravimétrica es fácil; para valores de 1,25 la concentración por gravedad no es comercialmente viable.
La eficiencia de los procesos gravimétricos aumenta con el tamaño de la partícula. La ley de Newton, es la que debe aplicarse en éstos casos.
En la práctica es necesario controlar el tamaño de la alimentación para reducir su efecto y hacer que el movimiento de las partículas dependa de la densidad relativa.
PULSADORAS – JIG – CRIBAS HIDRÁULICAS
Están compuestas por un tanque abierto a la atmósfera, normalmente lleno de agua, la cual oscila armónicamente en pulsos de ascenso – descenso, debido a la transmisión de energía por movimientos de membranas o pistones.
El tanque posee una criba, la cual suele estar inclinada (10 – 20 %) y sobre ésta se coloca un lecho filtrante artificial compuesto por partículas de densidad intermedia entre los minerales a separar.
DIAGRAMA DE UN JIG
MECANISMOS QUE CONTROLAN LA ESTRATIFICACION EN LA JIG
PRIMERO
Anteriormente se demostró que la acción del movimiento de asentamiento de una partícula en un fluido viscoso es:
mg –m'g - D = m dx/dt
m = masa de la partícula
m'= masa del fluido
x = Velocidad de la partícula
Al iniciar el movimiento de la partícula la velocidad x es muy pequeña, pudiéndose despreciar D porque es una función de la velocidad. Por lo tanto:
dx/dt = g (m - m' )/m
Como la partícula y el fluido son de igual volumen:
dx/dt = (ρs - ρf / ρs )g = (1 - ρf /ρs ) g
De ésta manera la aceleración inicial de los granos es independiente del tamaño y depende solamente de las densidades del fluido y del sólido.
SEGUNDO MECANISMO
Sedimentación contrariada:
Las leyes de Stokes y de Newton se fundamentan en que el fluido a través del cual se mueven los productos es agua.
La realidad es otra; a medida que aumenta la cantidad de sólidos, la densidad del fluido se incrementa por la presencia de las mismas partículas.
Esto genera la sedimentación obstaculizada, en la cual la velocidad de sedimentación de las partículas disminuye.
TERCER MECANISMO
Lograr un nivel de energía potencial mínimo mediante la estratificación de los lechos de partículas.
Según la teoría propuesta por Mayer (Burt 1984), un lecho de partículas mezcladas en un estado no perturbado posee una energía potencial relativamente alta.
Al agitarse un lecho de partícula, estas se ubican relativamente dentro del espacio del lecho de acuerdo a sus diferentes gravedades y tamaños, estratificándose de tal manera que disminuye la energía potencial del sistema, esto favorece el escenario mecánico de la separación en el jig.
CUARTO MECANISMO
Escurrimiento ( percolación ) intersticial
Dado que las partículas de diferente tamaño y/o densidad no recorren distancias iguales durante un período de sedimentación determinado ellas pueden detenerse en diferentes instantes.
Lo anterior implica, que las partículas gruesas permanecen en suspensión por un período mucho más corto que las partículas finas. Como resultado de esto las partículas gruesas se empaquetan mientras las finas pueden escurrirse a través de los intersticios de las más grandes.
Este efecto se llama percolación intersticial.
Lógicamente, la sedimentación de los finos no es tan rápida durante el escurrimiento con respecto a las otras fases del ciclo del jig, pero si ésta puede hacerse tan larga como sea posible, tal efecto puede llegar a ser significativo durante la concentración.
ESTRATIFICACIÓN EN JIG
El movimiento armónico del jig produce una estratificación que favorece espontáneamente la separación de las partículas finas de las gruesas densas.
De la figura siguiente se puede observar el rebalse del jig rico en partículas finas y livianas; mientras la descarga contiene partículas gruesas y grandes; sin embargo existe un intervalo de difícil separación, donde las partículas finas densas poseen la tendencia de salir del jig por la misma corriente donde salen las gruesas pesadas y por lo tanto no ocurre una separación clara entre grupos de partículas.
ESTRATIFICACION EN JIGS
ESPONTÁNEA OPTIMIZADA
De ésta manera la optimización del jig, pretende disminuir éste intervalo de separación confusa, usando el concepto de sedimentación obstaculizada y la entrada de mecanismos en el ciclo del jig, especialmente con el uso de un lecho poroso artificial (LPA) que se coloca sobre la criba del jig simulando un intento de separación en medio denso al colocar partículas en el LPA de densidad intermedia a las partículas a separar.
EL JIG COMO MAQUINA DE SEPARACIÓN
El diagrama siguiente presenta un esquema del JIG y la manera de separar los materiales livianos de los minerales pesados.
La transmisión de la energía mecánica, generada por un pistón por inyección de aire o agua a presión de manera armónica, genera un movimiento en pulsos del sistema particulado que ingresa al jig y genera una estratificación, la cual es usada para separar los granos.
ESQUEMA GENERAL DE UN JIG
PARAMETROS QUE INTERVIENEN EN LA SEPARACIÓN POR JIG
▪ Ciclo del jig
Es el movimiento oscilatorio que se transmite al agua y a las partículas que están sobre la criba en la caja de entrada. Un ciclo completo está compuesto por un pulso de subida y un pulso de descenso.
CICLO DEL JIG
El Ciclo de jig es un movimiento armónico que se caracteriza por una amplitud ( desplazamiento máximo del lecho) y una frecuencia, esto es, el número de veces que se efectúa un ciclo completo durante una unidad de tiempo.
A nivel mecánico, en la actualidad se conocen dos ciclos ideales del jig, llamados ciclo de Bird y ciclo de Meyer.
El de Bird, es aquel que advierte que la separación se efectúa en el ciclo de succión del jig, lo que implica que se debe favorecer ésta etapa. Consiste en subir súbitamente el lecho de partículas, mantener el lecho expandido y luego desarrollar una etapa de succión muy rápida. Se está favoreciendo la aceleración diferencial al inicio de la caída y al escurrimiento intersticial.
El ciclo Mayer parte de la idea que la succión no es tan importante y que su único objetivo es admitir agua para la próxima etapa del ciclo. Se debe comenzar con un ascenso muy rápido levantando el lecho como un todo favoreciendo la sedimentación obstaculizada.
▪ Capacidad del Jig
Se refiere a aquella cantidad de sólidos que es capaz de procesar y de producir una concentración adecuada. Para carbones se usan de 30 – 60 ton/ h-m2
▪ Densidad de pulpa
En la alimentación la relación de dilusión es de
0,3 – 0.5
▪ Agua de caja ( Hutch)
Es una de las variables más importantes; normalmente debe ajustarse de 4 -6 m3 / h-m2 de criba.
▪ Características del mineral
Los fabricantes certifican que el tamaño de la partícula afecta fuertemente la operación del jig.Se han sugerido intervalos de tamaños entre 1000 y 75 micras para operaciones normales.
▪ Estratificación del jig
La dinámica y los mecanismos del jig permiten determinar que en éste aparato se produce una estratificación representada en la figura siguiente
ESTRATIFICACION DE LA SEPARACIÓN EN JIG
Se puede observar que la jig separa partículas livianas finas, de partículas gruesas pesadas, las cuales salen por el rebalse y la descarga respectivamente.
El principal problema de éste equipo radica en la separación de minerales que se encuentren en la franja de separación confusa.
Todo depende si el jig se localiza en una línea Rouger – Scavenger o en una línea Rouger – Limpieza.
MESAS DE CONCENTRACIÓN
Los aparatos conocidos como mesas de concentración de minerales, utilizan para la separación de la sustancia útil la resistencia mayor o menor que los granos, convenientemente aislados y puestos en suspensión en el agua, oponen por la acción combinada de su peso y de su volumen a ser arrastrados por aquella al correr en lámina sobre una superficie ligeramente inclinada que puede ser de madera, metal, caucho, tela, etc.
Granos en una lámina de agua
Si observamos la figura anterior, en la cual, una lámina delgada de agua lleva en suspensión granos de mineral, completamente aislados corriendo sobre la superficie inclinada de la mesa, ocurrirá lo siguiente:
▪ La velocidad del agua no será la misma en todos los puntos del espesor de la lámina en una zona dada, pues por efecto del rozamiento será menor en la capa en contacto con la mesa e irá creciendo por capas hacía la superficie del líquido.
▪ Para una capa determinada de la lámina de agua, la velocidad, por efecto del rozamiento, irá disminuyendo a medida que se aleja de la entrada al descender por la mesa.
▪ Un grano tendrá una adherencia, con la superficie de la mesa que dependerá de su volumen, disminuyendo al aumentar éste ya que ofrecerá mayor superficie al empuje del agua. Dependerá también de su forma: redondos, planos o irregulares.
▪ En una lámina de agua llevando en suspensión granos clasificados isodrómicamente, los de mayor volumen que son los menos densos sufrirán la acción de las capas superiores del agua y los de menor volumen que son los más densos, sufrirán la acción de las capas inferiores de agua, que son las de menor volumen.
Con los anteriores fundamentos se deduce:
Para granos isodrómicos, la velocidad del agua que determina el depósito sobre la mesa será:
v = 1/l (4C/K π)1/2 = K”/l
Significa que la velocidad es proporcional nada más que a la dimensión,(l), se depositarán juntos los granos del mismo tamaño por tener el mismo peso y serán de igual densidad. Razón que explica zonas de la mesa donde se recogerán concentrados, en otras mixtos y estériles en otras
Mesa wilfley
MESA WILFLEY
El tablero de la mesa tiene forma trapezoidal y está constituido por tablas estrechas de madera, diagonalmente ensambladas y perfectamente unidas
que forma una superficie plana recubierta de linoleum.
El tablero tiene dos inclinaciones regulables; una pequeña en el sentido longitudinal y otra transversal descendente.
Sobre el linoleum se clavan unos listones de madera en el sentido del largo de la mesa empezando en la zona más alta y continuando con otros paralelos de longitudes crecientes hasta terminar por uno en el borde largo inferior de la misma longitud que éste.
Cada listón tiene altura decreciente que comienza en el lado del borde alto menor de la mesa y termina en cero; es decir, decreciendo progresivamente de modo que termine rasante con la superficie de la mesa.
La pulpa de alimentación tiene una densidad de 25% en peso de sólidos y se introduce en la parte superior; el agua de lavado se reporta a lo largo del resto del lado de alimentación.
La mesa vibra longitudinalmente, por medio de un mecanismo que emplea una carrera lenta hacía adelante y un rápido retorno lo que produce que las partículas minerales se arrastren lentamente a lo largo de la cubierta paralela a la dirección del movimiento.
Las partículas minerales están sujetas a dos fuerzas: la debida al movimiento de la mesa y otra perpendicular a la anterior debida a la capa fluyente de agua. El efecto neto es que las partículas se mueven diagonalmente a través de la cubierta desde el extremo de la alimentación y como el efecto de la capa depende del tamaño y densidad de las partículas, están formarán un abanico sobre la mesa.
Las partículas más pequeñas y más pesadas viajan más alto hacía la artesa de concentrado en el extremo distante, mientras que las partículas más ligeras y grandes se lavan dentro de la artesa de las colas, las cuales corren a lo largo de la longitud de la mesa.
Las partículas se estratifican en las cavidades protegidas detrás de las tablas de retención de manera que las más finas y pesadas quedan en el fondo y las partículas más gruesas y ligeras estarán en la parte superior.
Estratificación vertical entre los riffles
Los estratos de partículas se mueven a través de las tablas de retención o riffles por la acción del empuje de la nueva alimentación y por la capa fluyente del agua de lavado. Debido a la paulatina disminución de las tablas de retención, las partículas clasificadas más finas y de más alta densidad avanzarán longitudinalmente hasta la artesa de concentrado.
Otros factores desempeñan un factor importante en la separación en mesa tales como la forma de la partícula y el tipo de cubierta.
El tamaño de partícula desempeña igualmente un papel importante en la separación; a medida que aumenta la gama de tamaño la eficiencia de la separación disminuye.
Es práctica común clasificar la alimentación antes de entrar a la mesa.
CANAL ELICOIDAL HUMPHREYS
Fue ideado para el tratamiento de cromita, arenas titaníferas, ilmenita, finos de hierro, fosfatos, sulfuros y carbonatos de plomo y cinc. En algunas plantas de lavado se utilizan para carbón.
ESPIRAL HUMPHREYS
El espiral Humphreys está compuesto de un conducto helicoidal de sección transversal semicircular modificado. La pulpa de alimentación está entre 15 – 45% de sólidos en peso y con variaciones de tamaño entre 3 mm y 75 μm, se introduce por la parte superior del espiral y a medida que fluye espiralmente hacia abajo, las partículas más gruesas y pesadas se concentran en una banda a lo largo del lado interior de la corriente.
SECCIÓN TRANSVERSAL DE LA CORRIENTE EN EL ESPIRAL
Los espirales están hechos con pendientes de inclinación variable. Los ángulos poco profundos se emplean para las operaciones que implican pequeñas diferencias en la gravedad específica, los ángulos más inclinados proporcionan mayores capacidades pero producen concentrados de baja recuperación a menos que la diferencia en gravedad específica entre las sustancia rica y la ganga sea mayor que la unidad.
La capacidad varía de 1 -3 t / h con espirales de baja pendiente hasta casi el doble para las unidades más inclinadas. La longitud del espiral normalmente es de cinco o más vueltas para trabajo desbastador y tres vueltas para algunas unidades de limpia.
Si la alimentación no es uniforme la eficiencia de la operación desciende y se presentan perdidas en la recuperación.
Los modernos espirales están construidos en fibra de vidrio y plástico con revestimiento de hule.
Las partículas al descender en corriente helicoidal, están sometidas a la fuerza de la gravedad, a la de arrastre del agua, al rozamiento de unas capas con otras o con la superficie del canal y a la fuerza centrifuga.
Las partículas más pesadas caen al fondo del canal rápidamente y quedan sometidas a una velocidad de corriente mucho menor, a un rozamiento contra el canal mayor y a una influencia mínima de fuerza centrifuga.
Además, como en toda corriente de un fluido por un canal curvado actúa la llamada corriente secundaria que nace de la sección transversal del mismo, originando una circulación que va de abajo a arriba por la superficie y de arriba abajo por el fondo, ésta última empujando las partículas pesadas, contribuyendo a dirigirlas hacía la salida de evacuación. Estas mismas fuerzas actúan sobre las partículas ligeras de modo contrario empujándolas hacía el borde exterior del canal.
CAPITULO XIII
SEPARACIÓN EN MEDIO DENSO
Se aplica en la concentración de minerales; también se emplea en la preparación del carbón para producir carbón limpio y desechar la pizarra.
El principio es el más simple de todos los procesos gravimétricos y ha sido un método estandar del laboratorio para separar minerales de diferente densidad relativa.
Se usan líquidos pesados de una densidad apropiada, de manera que los minerales más ligeros que el líquido tiendan a flotar mientras que los más densos que él se asientan.
Este proceso tiene la capacidad para hacer separaciones claras a cualquier densidad deseada, con alto grado de eficiencia aún en presencia de altos porcentajes de material de densidad próxima.
La separación en medio denso es aplicable a cualquier mena en la cual la diferencia entre la densidad relativa de las partículas, compensan el costo de un tratamiento adicional.
Este proceso se aplica con más frecuencia cuando la diferencia en densidad se presenta en una partícula gruesa, ya que la eficiencia en la separación disminuye con el tamaño debido a la velocidad más lenta de asentamiento de las partículas.
Las partículas preferiblemente deben tener más de 3 mm de diámetro, en cuyo caso la separación puede ser efectiva en una diferencia en la gravedad específica de 0,1 o menos.
PREPARACIÓN DEL MEDIO DENSO
En el laboratorio se utilizan soluciones salinas tales como Cloruro de cinc, Tetrabromo etano, Bromoformo, etc. En la industria se emplean Magnetita, Galena, Arcilla o Arena.
Por la teoría de las mezclas, la preparación de un medio denso de densidad ρm , usando sales ρsal en un medio acuoso ρagua
ρm = Vsal / Vm ρsal + Vagua / Vm ρagua
Vm = Vsal + Vagua
Para operaciones de concentración a escala piloto y escala industrial, los medios densos se pueden formar a partir de dispersiones formadas por una mezcla de agua y sólidos insolubles y completamente diferentes a los minerales involucrados en la separación.
Éstos pueden ser Ferrosilicio, Magnetita, Galena y excepcionalmente arcillas.
Si se conoce la densidad del modificador del medio denso (ρmod) y el peso del agua (Pagua) para generar una dispersión de densidad ρm usando la teoría de las mezclas se tiene:
Pmod / Pagua = [1/ ρm – 1 / ρagua ] / [1/ ρmod – 1 / ρm ]
CONDICIONES DEL MEDIO DENSO
▪ La densidad de la suspensión debe tener un valor intermedio entre la densidad de los sólidos a separar.
▪ La viscosidad del medio denso debe ser lo más baja posible, para permitir adecuadas velocidades de sedimentación.
▪ El material que modifica la densidad del fluido debe ser de alta gravedad específica para que el volumen de sólido requerido sea mínimo.
▪ El modificador de medio denso debe producir un fluido de baja viscosidad.
▪ Se debe producir un fluido denso muy estable para mantenerlo con una agitación mínima.
APLICACIONES DE SEPARACIÓN EN MEDIO DENSO
▪ Elaborar curvas de lavabilidad del carbón.
▪ Evaluar procesos de separación por flotación, mesas, jig y espirales.
▪ Analizar minerales industriales refinados, después del proceso de concentración.
▪ Determinar la posibilidad de separación por gravedad.
METODOS DE ANÁLISIS
Los métodos se pueden agrupar en dos categorías:
▪ Análisis simple de hundido – flotado.
Es un método que solo emplea una densidad de corte ρm para calcular hundido y flotado en una única etapa de separación.
▪ Análisis completo de separación por medio denso
Es una secuencia de análisis donde cada uno es similar al especificado en la figura siguiente y por lo tanto cada ensayo va variando la densidad de separación paulatinamente, trabajando en un amplio intervalo de densidad de separación.
SEPARACIÓN POR MEDIO DENSO EN VARIAS ETAPAS
INTEVALO DE TAMAÑO Y EQUIPO SUGERIDO
INTERVALO DE TAMAÑO EQUIPO
8” 1/4" Cono separador
20cm 6mm
1/4“ 65 mallas Hidrociclón de medio denso
6mm 208 μm
EQUIPO DE SEPARACIÓN
El tambor realiza la separación por la eliminación contínua del producto asentado a través de la acción de los elevadores fijos en el interior del tambor rotatorio. Estos elevadores se vacían al interior de la artesa de asentamiento cuando adoptan la posición vertical
VISTA LATERAL DEL SEPARADOR DE TAMBOR