DISEÑO DE PROCESOS Y DISEÑO DE PLANTAS A ESCLA DPARA CONCENTRACIÒN GRAVIMETRICA

Por Chris Mills

Consultor de Minerales IndustrialesPrinceton – New Jersey

EXTRACTO

El papel de la separación gravimétrica en la industria minera es brevemente considerado en perspectiva. Las pruebas e intentos de laboratorio y mineralógicas para el diseño de los procesos gravimétricos son examinados poniendo especial énfasis en la selección de la tecnología del proceso. Es tratado y comentado el material disponible en equipos para pequeña escala y trabajo de pruebas-piloto, particularmente en relación a la escalación y a la adquisición 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 reseñados todos los tipos de equipos a escala totoal existentes para la separación gravimétrica, poniendo de relieve las unidades de alta capacidad. Es considerada la disposición de la planta y la selección del os equipos auxiliares.

INTRODUCCION

A modo de introducción a este capítulo, es pertinente considerar la separación gravimétrica como una colección 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 más 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 separación gravimétrica 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 año 1973 en los U.S.A. fueron tratados alrededor de 313 millones de minerales por concentración gravimétrica para producir concentrados con un valor de unos 3900 millones de dólares. Esto puede compararse con una estimación de 400 millones de toneladas de mineral tratados por flotación con espumantes en el mismo periodo con un valor de los concentrados de unos 1500 millones de dólares.

CONCENTARCIÓN GRAVIMÉTRICA

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

Tipo mineral Mineral Procesado(millones t.)

Valor aprox. De productos(millón $)

CarbónMineral hierroArenas mineralesOroTungsteno

228502393

290090072237

TOTAL 313 3911

Como puede apreciarse en las cifras anteriores, el carbón representa la mayor parte del mineral tratado por separación gravimétrica en los U.S.A., conjuntamente con el mineral de hierro. Las unidades más grandes de los equipos de separación gravimétrica utilizados en los Estados Unidos son los jigs o cajas, mesas vibrantes por vía húmeda, espirales, conductos separadores y (mas recientemente) los conos. La separación por medios densos, DMS, se utiliza también muy ampliamente, pero este proceso no será tratado en este capítulo, y las cifras tratadas por este sistema han sido omitidas voluntariamente en la Tabla 1.

Se piensa generalmente que la separación gravimétrica es aplicable solamente a la separación del carbón y a algunas oscuras y escasas separaciones en las que ha fracasado la separación por flotación. Esta visión es más bien errónea en la actualidad y será cada vez más errónea todavía en le futuro. Las razones para esta última aseveración son triples. En general, la separación gravimétrica tiene un coste de instalación mas bajo por tonelada producida que la flotación para cualquier trabajo determinado, y usualmente requiere menos potencia instalada por tonelada tratada igualmente. La separación gravimétrica no utiliza costosos reactivos, cuyo coste (en la flotación) está continuamente subiendo en espiral. Con la excepción de la evaluación de la cal (común en la flotación) el impacto ambiental del efluente de la planta gravimétrica es considerablemente menor que en la flotación, debido en gran parte a la ausencia d e productos químicos orgánicos y a sus propios productores de reacción.

Aunque no es el tema de este capítulo, haremos una breve mención de los dos procedimientos o procesos que son a menudo complementarios de la separación gravimétrica, como son los de las separaciones eléctricas y magnéticas. Ambos procesos se reparten la mayor porción de los beneficios del coste de la separación gravimétrica, y también se las ventajas no polucionantes.

El examen del as literatura de los últimos diez años muestra el notable abandono del a separación gravimétrica. Esta dejadez queda reflejada en la escasa investigación sobre el tema, la casi completa falta de enseñanza 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 sugestión sobre la utilización de la separación gravimétrica cuando la flotación tiene alguna concebible posibilidad de éxito. Esta área podría 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 separación gravimétrica efectiva es una completa comprensión de la mineralogía del mineral considerado. La figura 1 muestra el tamaño de aplicabilidad de gama de las unidades de proceso en la separación gravimétrica. Por otro lado, muestra el tamaño de la gama de aplicabilidad para algunos otros procesos relevantes. Además de las limitaciones del tamaño d e partícula, por supuesto existen limitaciones sobre la diferencia de la gravedad específica y la liberación, de las que hablaremos más adelante. Sin embargo, la consideración de la Figura1, en combinación con un conocimiento mineralógico d el mineral, indicará inmediatamente si la separación gravimétrica es n camino viables para un proceso.

Igualmente, el diagrama de la Figura1 nos indicará que otros procesos tecnológicos se encuentran disponibles como alternativa frente a la separación gravimétrica. Naturalmente, los ingenieros de minas experimentados serán capaces de determinar o establecer esto en gran medida a partir del análisis mineralógico. Suponiendo que la tecnología d e la separación gravimétrica sea la apropiada, el camino de la acción a seguir es generalmente recto.

TRABAJOS DE PRUEBAS DE LABORATORIO

El primer paso a nivel de laboratorio debería de ser siempre en análisis de líquidos densos del mineral que ha de ser alimentado a la planta de separación gravimétrica. Sin embargo, la separación estándar hundido-flotado a la gravedad específica de 2.95 no es generalmente muy clarificadora (la industria carbonífera ha estado durante muchos años por delante de la industria metalífera en este sentido, utilizando pruebas secuenciales de hundido-flotado(3,4). Lo que hay que hacer es un completo análisis secuenciales de hundido – flotado de la alimentación de la planta propuesta.

Uno de los mayores problemas en este campo es la ignorancia del as técnicas disponibles. El tetrabromoetano 1, 1,2,2 y el bromoformo(y ocasionalmente el yoduro de metileno) son los líquidos pesados con los que se encuentran familiarizados los ingenieros de minas especializados en los procesos de minerales. Estos líquidos son de poca utilidad para los análisis de líquidos densos en la separación gravimétrica, ya que la mayor parte de los minerales concentrados por el sistema gravimétrico tienen gravedades específicas mucho mas altas que los tres productos mencionados. La solución de Clerici (una solución acuosa de formiato de talio y malonato de talio), sin embargo, es de gran ayuda, dado que su gravedad específica máxima, (a 95º C) es de 5,2. La solución clerícica 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 solución clerícica no debería nunca de ser calentada en un baño de arena, (como recomiendan algunos fabricantes), dado que este método de calentamiento puede descomponer las sales del talio, convirtiéndose con ello en altamente tóxico. Estas soluciones deberían siempre ser calentadas en un baño

abierto de agua, dado que esto limita la temperatura a 100º C ( a cuyo punto las sales del talio no se descomponen). Dada la mas bien alta viscosidad de la solución de Clerici, es a menudo deseable utilizar una centrífuga para la gama mas elevada de gravedad específica, pero esto es un bajo precio a pagar frente a las ventajas que se obtienen. El autor ha utilizado la solución Clerici muy extensamente durante los últimos ocho años, y es un punto de interés señalar que por lo menos una compañía Australiana utiliza el líquido pesado de la solución de Clerici para sus análisis rutinarios (c. 200 muestras por día). En este último caso no se ha producido ningún problema de equipo costoso. Más adelante, dentro de este mismo capítulo, ofreceremos un ejemplo hipotético para ilustrar los enunciados o principios que lleva consigo la utilización de la solución clerícica para los análisis.

Los resultados de los análisis de líquidos pesados de los minerales metalíferos se encuentran dispuestos exactamente de la misma manera que se muestra para el carbón de la Referencia 3. Fundamentalmente las curvas establecidas son:

1. Gravedad Especifica2. % acumulativo de hundidos3. % acumulativo de flotados4. Conjunto característico5. Tolerancia de gravedad especifica

En las etapas iniciales de la investigación de la concentración gravimétrica todas las curvas son aproximadamente de igual importancia, como veremos mas adelante. La tolerancia específica de las curvas de gravedad son de particular interés desde el punto de vista de la selección de proceso. Básicamente estas curvas muestran el porcentaje de peso del mineral de cabeza que caería dentro de una tolerancia dada de gravedad específica ( por ejemplo +- 0,05,+- 0,1) de la g.e. de la separación. La siguiente tabla (Tabla 2, tomada de Leonard y

Mitchell (3) con ligeras modificaciones) indica la relación aproximada entre la tolerancia de la g.e., aplicabilidad del proceso y dificultad de separación. En el caso del las separaciones por DMS (medios densos), las dificultades han sido algo reducidas en los últimos años debido al incremento de las sofisticaciones de las operaciones y controles. La tabla no tiene en cuenta el tamaño de partícula, y es por tanto requerida experiencia en su aplicación a los resultados de las pruebas de líquido pesados. Sin embargo, la gama de tamaños de aplicabilidad d puede ser generalmente tomada d e la Figura 1. Esta figura ha sido a sus vez tomada de Jones (5) con modificaciones de Henley (6), Collins y Read (7), Mills(8).

De esta forma es posible determinar si la separación por gravedad en vía húmeda será un éxito en el beneficio de los minerales, y que unidad de proceso de gravedad son los que aparentemente pueden tener éxito, puramente sobre la análisis de líquido pesado sobre la gama apropiada d e la gravedad específica.

TABLA 2: Relación aproximada entre la tolerancia de la gravedad especifica, aplicabilidad del proceso y dificultades de separación.

Peso dentro del +- 0,10 de separaciónPor gravedad

Grado de Dificultadesprevisto

Proceso por gravedad recomendado

Tipo

0-7 Simple Casi Cualquier Proceso

7-10

Dificultadmoderada Proceso Eficiente

10-15 Difícil Proceso eficiente,Buen trabajo

15-20 Muy difícilProceso muy eficiente,Operación experta.

20-25

Excesivamentedifícil

Proceso muy eficiente,Operación experta

Sobre 25 formidable Limitados a muy pocosProcesos excepcionalmenteEficientes, trabajo experto

De hecho, la gama de posibles procesos de unidades de gravedad puede ser mas estrechada o reducida basándonos sobre la producción estimada de la planta proyectada.

Moncrieff y Lewis (9) han comparado recientemente la gama del tamaño de alimentación, capacidad de la unidad, coste del capital y coste del capital/producción unidad para diferentes procesos de unidades de gravedad. El examen de sus datos, por ejemplo, indica que, aunque el coste/ tonelada instalado de alimentación es muy vaho para un cono Reichert (cuando se compra con otras unidades de los procesos), la capacidad de uno de estos conos es de alrededor de 70 t/h. Si la planta propuesta va a tener una capacidad de 15 t/h (300t/24h. no es anormal par una pequeña planta de casiterita, wolframita o tantalita), entonces uno de estos conos sería, obviamente, demasiado grande, y las espirales serían una elección más apropiada en términos de capacidad.

Una breve recapitulación es ya precedente en esta etapa. A partir de un conocimiento de la mineralogía del mineral y el análisis del líquido denso del mineral, ha sido determinado lo siguiente:

1. La viabilidad d e la separación gravimétrica2. La cantidad y calidad probable de los productos separados por gravedad3. La unidad más apropiada del proceso (s) para la separación gravimétrica.

Ahora es importante reflexionar en este punto s obre el pequeño equipo as escala disponible para las pruebas en miniatura y el modo de separación gravimétrica alcanzable con cada uno d e ellos. La Figura 2 muestra la acción de varios equipos sobre una familia de partículas. Para completar esto más se incluye un perfecto cribado y una separación densimétrica.

Fig. 2 Efectos de separación de los varios elementos con respecto al tamaño de partícula, gravedad específica y masa

En la menor de las escalas, digamos unos pocos gramaos, las pruebas de laboratorio para cribada, líquidos pesados y microseparador son los procesos disponibles. El microseparador tiene la flexibilidad de trabajar tanto como equipo de tamaño de película como de equipo de clasificación de masa. Es por ello apropidado para hacer pruebas con cualquier mineral (presumiblemente manejable para la separación gravimétrica) sobre un microprocesador para comprobar la hipótesis de que la separación gravimétrica es adecuada. Aunque el microseparador no trabaja exactamente de la misma forma que muchos de los equipos de separación gravimétrica, confirmará rápidamente la aplicabilidad de tales métodos.

La siguiente etapa es llevar los datos a escala de laboratorio, lo que significa la producción de muestras mayores de alimentación. La preparación de la alimentación

Cribas

tiene también que ser considerada. Esto puede incluir la molienda hasta el tamaño de liberación, deslamado, cribado para eliminar el sobretamaño no deseado, clasificación hidráulica o una combinación de ellos. El deslamado es usualmente una etapa necesaria de preparación de la alimentación para una eficaz separación gravimétrica en todos los casos.

El equipo disponible para el trabajo de laboratorio no será considerado. Las espirales y los conos, sin embargo, serán tratados m; adelante , y que su rendimiento es tan grande que realmente deberían de ser considerado como equipos de planta piloto.

En los casos en que la alimentación tiene que ser procesada sobre equipos de tamaño peculiar, tales como las mesas de sacudidas y de agitación, es indicada la clasificación hidráulica. Par la clasificación hidráulica discontinua a escala de laboratorio (alrededor de 10 a 15 Kgs. Más a menos), se recomienda un clasificador de laboratorio Deister. Estas unidades producen datos que pueden ser relacionados a planta piloto o a trabajo de escala real con unos resultados muy reproducibles. Tres productos, cada uno aproximadamente 5Kgs., de los 15 Kgs. De la alimentación del clasificador son suficientes para las pruebas se laboratorio en las mesas vibrantes por vía húmeda. Para las pruebas de laboratorio en mesa por vía húmeda las mas útiles son las Deister 15-S, Wilfrey 13 A o Wilfrey 13B ( la 13 B tiene una bandeja ligeramente mayor que la 13 A , siendo la capacidad d e la 13 B comparable a la d e la 15 S). Una bandeja de mesa parcialmente estriada (la mas comúnmente utilizada) proporciona un producto que es del tamaño pelicular ( los intermedios son gruesos pesados con finos ligeros), mientras que una mesa totalmente estriada se aproxima a la clasificación de masa ( los intermedios son gruesos ligeros con finos pesados). La figura 2 se refiere a las bandejas parcialmente estriadas que son los tipos estándar de producción en la industria. En términos generales, unas Deister 15- S o una Wilfrey 13 B tienen una capacidad nominal de aproximadamente 100 Kgs/h. Así, una muestra de 15 kgs alimentada a una clasificador de laboratorio para producir tres productos de aproximadamente 5 Kgs. Cada una, producirá alimentación suficiente para una mesa durante un minuto más o menos d e marcha de la mesa. Los productos de tal prueba pueden siempre ser combinados y vueltos a tratarse.

Para los trabajadores d e pruebas a escala de laboratorio en agitadores, Bartles ( Carn Brea) fabrica de una unidad ideal que es adecuada para el tratamiento de muestras en el gama de 200 gramos hasta 5 kgs.

Para los equipos de clasificación pelicular, tales como las mesas parcialmente estriadas por vía húmeda y los agitadores tipo Vanner desde la escala a unidades más grandes es directa. La capacidad es ordinariamente proporcional al área de la superficie. Una bandeja de tamaño real de una mes húmeda Deister (como puede ser una bandeja de una unidad triple ´999´) tiene dieciséis veces el área de una mesa 15-S de laboratorio; de modo que si las pruebas de laboratorio indican una capacidad de 100 Kgs./h., entonces la unidad de escala real dará generalmente un rendimiento de separación comparable a una capacidad de 1.600 Kgs/h.

El jig o caja de laboratorio más común a escala es el Denver Nº 1 M, que es adecuado para muestras sueltas discontinuas de unos 2 kgs., y en virtud de su cuba transparente proporciona una indicación rápida del tratamiento de la alimentación. Es, sin embargo, mas bien difícil de llevar a la escala deseada desde 1M, y si esta escalación es necesaria

en cuanto a los datos, entonces debe de utilizarse el jig mas grande de Denver modelo 4´´ x 6´´ “Mineral Selectivo”. Este modelo está diseñado para trabajar sobre alimentaciones sin clasificar y es posible elevar a escala en unidades mas grandes, lo cual se hace sobre la base de que la capacidad es proporcional al área del lecho de jig o caja.

Con todos los equipos mencionados anteriormente, el trabajo de pruebas debería de ser realizado sobre la base de pruebas de alimentación alterna, es decir en porciones, con mediciones de todos los parámetros pertinentes. Existen tres métodos comunes de llevara cabo las pruebas de laboratorio de este tipo. La mas favorita del autor es la prueba múltiple d el producto en estado estable o sólido. Este métodos es particularmente aplicable a las tablas. La alimentación es suministrada a la unidad hasta que un aparente estado sólido es alcanzado, tomando después simultáneamente muestras de seis a diez fracciones del producto para su pesado y análisis. Este método ofrece una excelente visión de la distribución de valores en el separador y, mas importante, la distribución de las partículas encerradas o bloqueadas y los verdaderos productos intermedios ( como oposición a los mecánicos). Un método preferido por algunos operarios es la prueba del tipo de extinción de los intermedios o medanos. En este caso el concentrado y las colas son recogidos continuamente, mientras que los intermedios o medianos son continuamente retornados a la cabeza de alimentación. Este método puede ser apropiado para minerales totalmente liberados tales como los de arenas, en los que los productos medianos son predominantemente mecánico, pero esto da una visión incorrecta de la disposición de los verdaderos medianos bloqueados, ya que se les empuja a aparecer o bien con el concentrado o bien con las colas. Esto puede ser particularmente distorsionador cuando la fracción de los medianos realmente necesita ser remolida para alcanzar una mayor liberación. Finalmente, existe la simple prueba de dos o tres productos. Esta prueba es casi inevitable con las pruebas de los aparatos de laboratorio, pero en la etapa de laboratorio de las pruebas de separación gravimétrica no debería ser realmente utilizada si puede evitarse tres productos (concentrados, medianos y colas) pueden siempre ser compuestos a partir de las muestras de la prueba de un producto múltiple. Un caso clásico de esto es el de computar el material con contenido de monacita, cincón, estaurolita, granate y turmalina (conocidos en la industria como “circones magnéticos”) para la recuperación de la monacita. Lo que a menudo aparece como un buen concentrado visualmente, a menudo no lo es sobre el análisis. El sistema de corte múltiple permite la construcción de un concentrado compuesto siguiendo el análisis del producto. Esto reduce el número general global de pruebas requeridas a alivia considerablemente la frustración del ingeniero mineralógico responsable.

PRUEBAS EN PLANTA PILOTO

Como se ha mencionado anteriormente, los trabajos de pruebas de los conos Reichrt y las espirales deberían ser considerados como pruebas de planta piloto en razón de la alta capacidad de tales unidades. Para todas las finalidades prácticas esto es igualmente real para los conductos separadores y los jigs o cajas. La cantidad de alimentación requerida para una prueba de espiral es d e aproximadamente entre 0.75 y 1 tonelada. Dado que son requeridas unas muestras de 5 toneladas para una prueba de cono y el coste de la preparación de una muestra de 5 toneladas puede ser elevado, (como lo es el trabajo de pruebas de conos), es juicioso determinar si la operación

propuesta es lo suficientemente grande como para justificar un cono. Como guía general, la operación mas pequeña que puede realmente justificar un cono es de aproximadamente 50 t/h (1000 t/24h) de alimentación a los conos. Por debajo de esta producción es probablemente mas sensible (si el tamaño de partícula en la alimentación se encuentra en la gama adecuada para un cono) considerar una espiral doble como mas apropiada. Tanto los conos como las espirales tienen la significativa ventaja d e que su cambio de escala es puramente numérica, ya que en las pruebas son siempre utilizadas unidades de escala real.

Las gestión de la separación gravimétrica por vía húmeda es planta piloto es siempre controvertida, particularmente si se prevé una planta piloto continua. Dada la alta capacidad unitaria de los jigs, cono, conductos separadores y espirales, es difícil justificar una planta piloto en continuo a menos que:

1. Sea absolutamente esencial en razón de los marginales resultados hasta el momento.

2. La planta final prevista sea lo suficientemente grande como para que pueda ser construida con justificación una planta piloto continua en el emplazamiento d e la mina (o adyacente al mismo), y que sirva eventualmente como una parte de la planta a escala real. El concentrado de la planta piloto tendrá por tanto valor positivo neto y puede ser necesitado para pruebas posteriores.

3. El equipo de la planta piloto necesario debe de estar en su mayor parte ya disponible de forma que los costes del capital sean bajos, así como que s e encuentre preparada de manera realmente segura la alimentación.

4. Otras consideraciones de naturaleza no técnica.

Ejemplos d e lo que se acaba de mencionar pueden ser:

1. Un mineral de scheelita de baja ley donde las pruebas indican una posible dificultad en producir concentrado de nivel comercial.

2. Un gran depósito de baja ley de ilmenita-circón, donde la alimentación a la plana se estime en 1.500 t/h., y el trabajo de pruebas de separación eléctrica y magnética tenga que ser realizado sobre concentrado gravimétrico.

3. La planta proyectada tratará colas precedentes del molino existente en vía seca para producir un producto de circón.

4. Una compañía que se está diversificando dentro de nuevos minerales, ( por ejemplo una compañía de plomo que se encamina a la wolframita-tantalita) y no se encuentra familiarizada con la tecnología del proceso. La dirección estima que la demostración de la planta piloto es necesaria antes de aprobar el aspecto financiero.

Las plantas piloto continuas por gravedad pueden ser muy caras si incorporan grandes jigs 8 tales como los IHC), conductos lavadores o conos, dado que son básicamente pequeñas unidades d e producción en su propio derecho. Con la posible excepción d e

grandes depósitos de arenas minerales y mineral de hierro, tales plantas piloto son muy difíciles de justificar.

Suponiendo que para el tiempo estimado es necesaria una planta piloto, hemos de considerar algunos d e los problemas con los que podemos encontrarnos. Con la excepción del caso2, anteriormente mencionado, siempre será necesario un compromiso. Las plantas de alimentación discontinua no son, ni por aproximación, tan útiles como las plantas piloto continuas, peor a menudo suelen ser la única opción posible. Las gravimétricas pequeñas por vía húmeda en continuo son muy raras. Sin embargo, el autor de este trabajo ha diseñado dos plantas de tales características con los U.S.A., trabajando ambas con total satisfacción. Una de estas plantas contenía once unidades de proceso, excluyendo la alimentación y el bombeo, con cuatro flujos separados de recirculación. Sin embargo, la vigilancia y la mano de obra requeridas eran completamente desproporcionadas con relación al tamaño de la planta.

Las espirales pueden ser sustituidas por conos, si fuera necesario, dado que su comportamiento metalúrgico no es radicalmente diferente al de los conos. Esto permite una considerable merma en la altura de la cabeza de alimentación como promedio, y una planta de conos de desbaste-limpieza y apure puede ser aproximada por una planta similar de espiral ( por ejemplo, una de desbaste de dos conductos, una de limpieza de otros dos y otra de apure simple). Los flujos pueden ser juiciosamente establecidos (con repartidores rotativos) para reducir que los flujos se sucedan en las etapas. Por ejemplo, el concentrado limpio de espiral puede ser dividido en tres partes. Dos partes deberían de ser separadas mientras que la restante debería de fluir hacia un clasificador hidráulico (de 4 boquillas), que a si vez podría alimentar a cuatro mesas vibrantes de laboratorio por vía seca. Sin embargo, los problemas asociados con la operación d e tales capítulos, como las mesas vibrantes de laboratorio sobre una base de trabajo continuo (24 h/día) tienen que ser experimentados par conocerse y creerse.

Probablemente, los problemas mas difíciles con las plantas piloto gravimétrico en húmedo son aquellos del (pequeña escala) bombeo y el balance del agua. Estas son también las dos áreas mas criticas de la escala industrial en el diseño de plantas por vía húmeda, y serán por tanto considerados mas adelante. Las plantas en húmedo por gravedad a pequeña escala son mucho mas difíciles de mantener en equilibrio que las de tamaño normal industrial, y es por tanto aconsejable utilizar bombas de velocidades variables y sumideros sobredimensionados periféricos de descarga. Allí donde puede ser utilizado un equipo de tamaño a escala total a través de una planta piloto continua gravimétrica por vía húmeda, muchas de las dificultades desaparecen y el trabajo operacional de aproxima mucho al de la planta de tamaño industrial.

En resumen, no es tan simple construir una planta piloto húmeda por gravedad como lo construir una planta piloto por flotación. Es siempre posible diseñar y construir una planta piloto gravimétrica por vía húmeda, pero siempre son necesarios usualmente muchos compromisos. Cada aspecto de un planta tal requiere un diseño cuidadoso y preciso, ( y a menudo ingenioso). La cuestión mas importante es siempre: “¿justificarán los resultados el coste, a las pruebas intermitentes darán casi la misma información con un gasto considerablemente que ser examinado en base a sus propios medios.

DISEÑO DE PLANTAS DE GRAVEDAD POR VIA HUMEDA

En el caso de todos los equipos de concentración gravimétrica la preparación de la alimentación no es solo deseable, sino casi esencial. Para unidades de proceso que utilicen la clasificación pelicular (clasificación inversa) tales como las mesas parcialmente estriadas por vía húmeda, las mesas Bartles – Mozley o agitadores, clasificación hidráulica (sedimentación retardada) es la apropiada preparación de la alimentación. Par separadas menos sensitivos, que se aproximen a la clasificación de masa, tales como los jigs o cajas, cono Reichert, conductos clasificadores y espirales, la eliminación o separación d el sobremedida de cribado, conjuntamente con el deslamado, es usualmente la adecuada preparación de la alimentación. Debería considerarse que por lo menos dos plantas gravimétricas muy grandes construidas dentro de los diez últimos años han despreciado, parcial o totalmente, este último punto. La categoría de sobretamaño no está limitada a la materia particular del mineral, sino que incluye material orgánico, tales como raíces de árbol. El cono Reichert es particularmente sensible a las raíces finas del árbol, las cuales de una manera firme bloquean los canales anulares de repartición. Las espirales son muy sensibles a las materias de mineral llamadas “tamaño guisante” ya que tales partículas tienden a quedarse o sedimentarse en las revueltas de la espiral y dividen el flujo de la pulpa. El ingeniero de mineral metalífero puede impedir en el proyecto el cribado por vía húmeda de 1.200 t/h. de sólidos a 20 mallas, pero tal paso o etapa se ha mostrado necesario en por lo menos dos grandes plantas de arena minerales. Tal cribado puede corrientemente ser realizado económicamente mediante los equipos de cribado comerciales disponibles.

Casi sin excepción, el equipo de separación gravimétrica es extremadamente sensible a la presencia excesiva de lamas. Mientras que una pequeña cantidad de matearla de menos de 400 malla es generalmente aceptable, las cantidades en exceso del 5% deberían de ser evitadas. Mas del 10 % de menos de 400 mallas produce serios problemas de separación por dos razones. Las primera, y probablemente la mas seria, es la de que las lamas incrementan la viscosidad de la pulpa y por tanto se reduce la precisión de la separación. El segundo problema e con relación al operador u su visión allí donde los puntos de división o repartición dependen de una buna visibilidad (tal como ocurre en las mesas por vía húmeda y espirales). Los lodos o lamas pueden s er generalmente tratadas o eliminadas con ciclones, hidroclasificadores o tornillos desaguadores. La elección dependerá de la fiabilidad del mineral o minerales de valor, y de los aspectos económicos de la operación. Los ciclones cuestan menos por unidad de producción que los hidroclasificadores y los tornillos desafiadores. Los problemas de los lodos están generalmente directamente inter-relacionados con los problemas de suministro de agua, ya que el equilibrio o balance del agua es siempre un criterio importante en las plantas gravimétricas por vía húmeda. Generalmente un considerable porcentaje de utilización d el agua de la planta es agua reciclada de la misma, y han de tomarse las adecuadas medidas para minimizar la acumulación de lamas o lodos en el suministro de agua recirculada.

Si uno examina las pocas plantas gravimétricas aún en existencia desde el último siglo, un aspecto del diseño de la planta es inmediatamente aparente. Prácticamente todas las plantas eran construidas en la falda de una colina, acantilado o montaña para permitir la máxima utilización de la gravedad. Con los minerales modernos de hoy en día esto puede parecer igualmente apropiado, pero ello es solamente verdadero en casos excepcionales. Las viejas plantas mencionadas tenían, en general, liberación de mineral grueso y solamente una moderada recuperación de finos. La mayoría de las plantas tenían pocos, si es que tenían alguno, cortes de medianos debido a la dificultad

de recircular estos productos medios a lo alto de la colina. Las bajas recuperaciones eran de poca consecuencia cuando uno considera las economías de la época. Tales viejas plantas, por otro lado, no tenían acceso a las bombas centrífugas revestidas de goma, altamente eficientes, ni los hidrociclones, cuando se considera el diseño de las plantas con las actuales unidades gravimétricas, las lecciones de los ingenieros de los concentradores de los viejos tiempos deberían no ser olvidadas, - por ejemplo cuando sea realizable, utilizar las fuerzas naturales par conservar energía. Ha habido una tendencia a construir las plantas de gravedad en bases completamente a nivel durante las últimas décadas, y ello con un incremento de costes de energía, por lo que un compromiso es, obviamente, requerido.

Consideremos un ejemplo común. La utilización de grandes plantas de espirales han sido un aspecto común. Los diseños de estas plantas (que son generalmente unidades de tres etapas) han s ido generalmente similares. Las plantas tienden a ser del tipo de tres niveles. En la base de los niveles de encuentran todos los pozos de recogida o sumideros y bombas; en el nivel que está encima, las espirales; en el nivel más superior los distribuidores de pulpa par las espirales. Esto puede encontrarse justificado en el caso de las plantas flotantes, dado que la estabilidad es importante. No puede ser usualmente justificado, sin embargo, para plantas montadas sobre la tierra donde deban de existir dos o mas niveles de espirales. Una disposición podría ser las debastadoras en el nivel superior con la limpiadoras sobre otro, en un nivel inferior. Esta disposición de espirales en dos niveles conseguiría así un considerable ahorro de energía sobre las de un solo nivel, como puede comprobarse mediante simples cálculos. La planta de espirales de dos niveles será algo mas alta que la de un solo nivel, pero el coste de la edificación no diferirá mucho, ya que cubre considerablemente menos espacio de suelo. Este argumento e menos válido par las plantas de conos Reichert, dado que una sola unidad de cono tiene casi cinco veces la altura de una sola unidad espiral, pero debería, a pesar de todo, ser considerado.

Allí donde el equipo de separación gravimétrica tenga partes móviles (especialmente partes alternativas o de vaivén), el coste de soportar tales máquinas por encima del nivel o en el nivel de referencia puede ser muy sustancial. El problema aquí es la de la vibración estructural y la resonancia estructural potencial. Las mesas de sacudidas y agitadores son obviamente unidades de proceso para su instalación a nivel del suela, dado que su movimiento es vertical. Las mesas suspendidas tales como las Deister ´999´(triple bandeja) y las Bartles-Mozley (bandejas múltiples), tienen considerables ventajas desde del punto de vista de construcción de la planta, ya que su contribución a producir vibraciones es muy pequeña o desdeñable. Desde un punto de vista puramente estructural ya es desde aquí señalado que las unidades que no tengan partes en movimiento deberían de ocupar los niveles mas altos de la planta, mientras que aquellos con las vibraciones horizontales mas grandes deberían de ocupar la base o el nivel del suelo. En todos los casos los aspectos económicos tienen que ser optimizados, dando consideración tanto a los costes de construcción de la planta como a la conservación de la energía.

Debe de ser tenido muy en mente que la reducción del bombeo de pulpa hasta un mínimo no solo reduce consumo de energía, sino que también reduce la generación de limos. Esto es muy relevante con respecto a nuestra idea, ya que muchos minerales concentrados por gravedad son notoriamente friables. Esto lleva o conduce a la materia de la selección de bomba, la cual, aunque no es el propósito de este capítulo, merece

ciertos comentarios. Si los minerales que han de ser concentrados son muy fiables, entonces las siguientes generalizaciones son apropiadas. Las velocidades de descarga de pulpa de la bomba deberían de ser lo mas bajas posibles, a la vez que se mantiene la suficiente velocidad para la suspensión de los sólidos. Esto tiene la ventaja adicional de reducir el desgaste de las partes de lo bomba. Si como ocurre con la mayoría de los minerales procesados por gravedad, la concentración es de muy baja ley, con la mayor parte de la alimentación en ganga de sílice o silícea, la s elección de bomba resistente al desgaste es casi obligatoria. Este autor tiene preferencia por las bombas revestidas con goma para las plantas de concentración gravimétrica. El tipo de bomba vertical, como el fabricado por SALA , tiene la doble ventaja de eliminar los prensa-estopas y tener un depósito sumidero integral con la bomba. Sin embargo, el complejo equilibrio o balances del agua en las plantas de gravedad requiere a menudo la utilización de sumideros de descargas periféricas o tanques, con objeto de incrementar la densidad de la pulpa, y las bombas horizontales funcionan mejor en este tipo de circunstancias.

El último párrafo aludía a una de las más importantes consideraciones en el diseño de las plantas gravimétricas. Este es el problema del equilibrio del agua. Casi todos los aparatos de separación gravimétrica tienen una densidad óptima d e alimentación de la pulpa (por ejemplo, los conos al 60% de sólidos; las espirales al 30% de sólido; las mesas al 25% de sólidos), y estos aparatos son muy sensibles a las variaciones de estas cifras óptimas. Una apropiada alimentación del equipo de gravedad requiere un preciso control de la densidad de la pulpa. Además, a menos que la planta disponga de un suministro ilimitado de agua nueva, es necesario reciclar grandes cantidades de agua, (la mayor parte de la cual está contaminada con limos). Esto requiere unos depósitos o balsas adecuadas de sedimentación o espesadores, cribas finas por vía húmeda, hidrociclones o tornillos desaguadores (tornillos o clasificadores de espiral).

Consideremos en primer lugar el aspecto del control de la densidad de la pulpa. El control efectivo de la densidad de la pulpa es esencial par las plantas gravimétricas, pero no es mas importante que sobre la materia prima de alimentación. Esto es real, independientemente de la etapa primaria de concentración, pero es probablemente mas crítico sobre los concentradores de conos Reichert en razón de la alta densidad de la pulpa requerida par la alimentación. Como ya hemos señalado anteriormente, la densidad óptima de la pulpa de alimentación par los conos se encuentra en el 60% de sólidos. Aunque hay muchas quejas con relación a la tolerancia de los conos con respecto a las variaciones en la densidad de la pulpa, no es menos cierto que la mayoría de las separaciones en los conos caen rápidamente en eficiencia si la variación d e la densidad de la pulpa es superior a +- 5% en sólidos. Aunque el +- 5% puede mas bien ser empírico, sucede que es aplicable como una guía de tolerancia par la mayoría de los aparatos de concentración gravimétrica, y es muy útil como guía práctica en la ingeniería. Los conos, espirales, mesas, y la mayor parte de los otros equipos gravimétricos requieren adiciones de agua en alguna etapa del proceso, y la densidad combinada de la pulpa de los productos es de esta forma siempre menor que la densidad de la pulpa de alimentación. La manera en que es conseguido el control de la densidad de la pulpa en un planta de gravedad depende de barias consideraciones. La primer es el tamaño de la planta. En las plantas pequeñas es posible controlar la densidad de la pulpa mediante algunos métodos manuales, pero cualquier planta que trate más de unas 25 t/hora debería de disponer de un control sobre este tema, y la eyección del tipo dependerá de la naturaleza

de planta. El método más probado y fiable de control de densidad de la pulpa actualmente parece ser la utilización de un flujómetro o caudalímetro electromagnético y contador nuclear (rayos Y) de densidad para determinar la densidad de la pulpa, con alimentación posterior par incrementar o decrecer la adición de agua al sumidero de la bomba. Mientras que tal sistema de control puede parecer ser caro, su autofinanciación a largo plazo en efectividad es casi incuestionable.

En la propia planta se encuentra disponibles varias opciones par el ajuste o regulación de la densidad de la pulpa. Obviamente, la aludiciòn de la pulpa (reducción de la densidad) es una materia tan simple como añadir agua. Allí donde el incremento deseado en la densidad de la pulpa es pequeño (digamos 20 a 30 % de sólidos), lo mas barato es el método mas efectivo es la utilización de sumideros de descarga periférica. Allí donde es utilizado mas de una de estas unidades, todos los reboses deberían de ser dirigidos a un gran depósito recolector sumidero del mismo diseño o a un espesador. Esto evita pérdidas de material, ya que siempre se produce algún arrastre de sólido con los reboses de los sumideros. Allí donde el incremento en la densidad de la pulpa es sustancial (digamos del 25 a 60 % de sólido), existen dos básicas elecciones posibles. El menos caro e la utilización de hidrociclones, mientras que la alternativa mas cara es la de utilizar espesadores. Allí donde debe de alcanzarse densidades muy altas de la pulpa, (por ejemplo el 80 % por lavado o atrición), las alternativas son los tornillos desaguadores (clasificadores de espiral), cribas agotadoras (como las Derrick-Lina-tex) o, en casos extremos, mediante centrífugas. Las centrífugas son raramente justificadas en razón de sus altos costes operativos con incluso materiales de abrasividad relativa. De los métodos d e regulación o ajuste de la densidad mencionados, dos son los particularmente útiles (aunque caros), dado que añaden capacidad de regulación a la planta. Estos dos métodos son los espesadores y los tornillos desaguadores.

Queda algún pequeño número de partidas auxiliares que merecen ser mencionados. Los distribuidores de pulpa para plantas gravimétricas deberían de ser lo más simples y efectivos posibles. Los distribuidores rotativos tienden a causar flujo intermitente a las unidades separadoras si el número de unidades es grande. El tipo estacionario de distribuidor (Humphreys o Mineral Deposits) es el mas efectivo allí donde un gran número de unidades tiene que ser alimentado. Para pequeñas divisiones, tales como los repartidores de tres vías hacia las tres bandejas de una mesa por vía húmeda Deister ´999´, el tipo rotativo de repartidor realizado por Deister es mas apropiado.

Los clasificadores hidráulicos d e multiboquillas para la preparación de alimentación para las mesas por vía húmeda se producen igualmente en dos variantes. El tipo completamente automático, tal y como el de Stokes, necesita menos atención que el de control manual de Deister o Denver, pero cuesta considerablemente mas. Cualquiera que sea el tipo elegido, es esencial que las adiciones de agua (llanadas “agua hidráulica”) sean desde una fuente firme de cabeza y que el promedio de alimentación sea uniforme y de una densidad de pulpa lo suficientemente alta (50 al 60% de sólidos).

La elección de los filtros para las plantas gravimétricas dependen de la naturaleza de los productos finales. A menudo, los concentrados de una planta gravimétrica son lo suficientemente porosos como para que puedan ser utilizados filtros horizontales d e disco con éxito. Estos son menos caros de operar que los filtros convencionales d e disco o tambor.

El muestreo o desmuestre automático adecuado es esencial en las plantas gravimétricas por vía húmeda. El número de puntos de desmuestre dependerá del tipo de planta.

Finalmente, debería de tenerse en cuenta que todas las bateas deberían de estar revestidas con goma, como lo deberán de estar todos los puntos de desgaste, y que los ángulos rectos en las curvas de los codos de las tuberías tienen que ser evitados completamente.

EQUIPOS DE SEPARCIÓN GRAVIMETRICA POR VIA HUMEDA

Como en todas la áreas del beneficio de los minerales, la tendencia en la separación gravimétrica en los años recientes ha tendido hacia unidades cada vez mas grandes. En un excelente trabajo reciente de Terrill y Villar (11) se resumen las tendencias en el diseño de plantas d e separación gravimétrica, y no tendría razón, aquí volver a repetir un artículo tan bien hecho por estos sautores. A continuación serán enumeradas las unidades gravimétricas de gran escala, sugiriéndose un material adicional para consultar.

El jig comercialmente disponible mas grande es el IHC-Cleaveland 25, un jig circular de un diámetro de 7,5m., con una capacidad nominal de 150 a 300 m3/hora. Esta unidad ha sido descrita por Zaalberg (12) y Ziegler (13). Hay por lo menos dieciocho d e estas unidades trabajando en el lejano oriente. Para la limpieza de carbón, zimmerman (14) ha descrito el jig o caja Batac, que es un jig mejorado de los de tipo baum.

Para tratamientos de alta capacidad de tamaños mas finos en minerales de baja ley, el como Reichert se está convirtiendo en un convencional de esta industria. Es bien descrito en artículos por Ferree (15,16), Giffard (179, Gaves (18) y Nel (19). Un nuevo tipo de conductores separador llamado Wright, como concentrador por gravedad de placa de impacto, (20) se encuentra recientemente disponible y puede ofrecer algunas d e las ventajas del cono Reichert.

Para plantas de escala menor, y para apurados de concentrado en plantas de conos, la espiral aún aparece como sin competidor por eficiencia, facilidad de operación y economía. Las unidades de dos reparticiones economizan espacio y son ofrecidas por Mineral Deposits, Humphreys y Reading U.S.A. Consúltese nuevamente a Giffard (17), Graves (18) y también a Li (21).

La mesa de sacudidas de mas alta capacidad en el mercado es la Deister ´999´ de triple bandeja cuya utilización se ve incrementarse constantemente en el mercado. Tiernan (22) ha detallado el comportamiento de las mesa deister en los carbones de los U.S.A.

En la gama de las partículas muy finas, la mesa Bartles-Mozley has resuelto el problema de los grandes espacios normalmente requeridos por la clasificación peculiar utilizando un mayor número de bandejas superpuestas. Esta unidad es bien descrita por Mozley (23), Burt y Ottley (24).

REFERENCIAS

1. Aplan, F,F., “Gravity Concentration”, Research Needs in Mineral Proccesing, “Concentración Gravimétrica”, Necesidades de Investigación en el Proceso de Minerales, Somasundaran, P. y Fuerstenau, D.W., nacional Science Foudatión, New Cork, 1976., 193 p.

2. Staff, United Status Bureau of Mines, Mineral Yearbook 1974 Vol. 1, “Manual de Minerales” Vol. 1 ., United States Government Printing Office, Washington, D.C., 1976.

3. Leonard, J.W., & Mitchell, D.R., (Eds), Coal Preparation, 3rd Edn., “Preparación de Carbón” 3ª Edición., EAIME, New York, 1968, pp. 4-23 a 4-30 y pp. 18-3 a 18-29.

4. Symington, R., Higginbotham, G.H.& Armstrong, F., “The Performance of Coal Pre-Paratión Plant”, Proc. 2nd. Symposium on Coal Preparation, University of Leeds “El Rendimiento de la Planta de Preparación de Carbón” Potencia 2º Simposio sobre la Preparación de Carbón. Universidad de Leeds. 1957, pp. 353-377.

5. Jones, M.P., “Mineral Dressing Tests on the Extraction of Columbite and other Heavy Minerals from the Odegi Younger Granite”, Records of the Geological Survey of Nigeria, “Pruebas de Beneficio de Minerales sobre la Extracción de Columbita y otros Minerales pesados a partir del Granito Joven Odegi”, 1967, pp. 36-59.

6. Henley, K.J., “The Quantitative Mineralogical Evaluatión of Alluvial Ores”, “La Evaluación Mineralógica Cuantitativa de los Minerales Aluviales”, Astralian Mineral Development Laboratorios Bulletin. Vol. 14, 1972, pp. 21-31.

7. Collins, D.N.& Read, A.D., “The Treatment of Mineral Slimes”, “El Tratamiento de los Lodos Minerales”, Minerals Science and Engineering, Vol. 3, Nº 2, 1971, pp. 19-31.

8. Mills, C., “The Recovery of Cassiterite Slimes by Oil Phase Extraction, M. Sc. Thesis, Colorado School of Mines, “La Recuperación de Lodos de Casiterita por Extracción de Fase de Aceite”, Tesis de la Escuela de Ingenieros de Minas de Colorado, 1974,122 pp.

9. Moncrieff, B.A. & Lewis, P.J., “Treatment of Tin Ores”, Tratamiento de Minerales de Estaño”, Institution of Mining and Engineering, Vol. 86,1977, pp. A56-A60.

10. Mineral Deposits Limited, “Reichert Cone Concentrators”, Company bulletin Nº RCC. 1, “Los Concentradores de Cono Reichert” – Boletín de la Compañía núm. RXX. 1,1975 , 12 Pag.

11. Terrill, I.J.& Villar, J.B., “Elements of High – Capacity Gravity Separation”, “Elementos de la Separación Gravimétrica de Alta Capacidad”, The Canadian Mining and Metallurgical Bulletin, Vol. 68, Nº 757,1975.

12. Zaalberg, P.H.A., “Offshore Tin Dredging in Indonesia”, “Dragado fuera costa de estaño en Indonesia”, Transactions Insitution of Mining and Metallurgy, Vol. 79, 1970, pp. A86-A95.

13. Ziegler, R.B., “Dredge Mining Methods and Equipament for the Explotatión of Alluvial Mineral Deposits”,, Paper presented at Placer Exploration and Mining Short Course, University of Nevada, “Métodos Mineros de Dragados y Equipos par la Explotación de Depósitos Minerales de Aluvión”. Ponencia presentada en el curso de Exploración y Minería de Placeres, de la Universidad d e Nevada. Reno, 1976 – 38 pag.

14. Zimmerman, R.E., “Batac Jig, a new improved Baum type Jig”, “El Jig Batac, un nuevo tipo de Jig Baum mejorado”, Mining Congreso Journal, Vol. 60, Nº 5,1974, pp. 43-49.

15. Ferree, T.J. “An Expanded Role in Minerals Preocessing seen for the Reichert Cone”, “Un Papel Amplio de Aplicación en el Proceso de Minerales Previsto par el Cono Reichert” Mining Engineering, Vol. 25, Nº 3,1973, pp. 29-31.

16. Ferree, T.J., “ Introduction to the Reichert Cone”, Paper Presented at AIME-MBD annual meeting, colorado Springs, “Introducción al Cono Reichert” – Ponencia presentada a la reunion annual AIME-MBD, Colorado Spring, Col. 1972, 15 pag.

17. Giffard, P.J., “Technological Development for Sands Mining”, “Desarrollos Tecnológicos par la Minería de las Arenas”, Australian Mining, 1972, pp.61-62.

18. Graves, R., “Gravity Separation Technology by Mineral Deposits Ltd., Australia”, “Tecnología de las Separación Gravimétrica por Mineral Deposits Ltd. , Australia”, Mines Magazine, Vol. 62 Nº 2.

19. Nel. V., “Palabra´s new Heavy Minerals Plant adds Uranium Concentrate to the Recovery list”, “La nueva Planta de Minerales Pesados de Palabora, añade Concentrado de Uranio a la Lista de Recuperaciones”, Engineering and Mining Journal, Vol. 173, Nº 11 1972.

20. Reading, U.S., Inc., “The Whight Impact Plate Gravity Concentrador”, “ El Concentrador Gravimétrico de Placa de Impacto Whight” Boletín de la Compañía IPC 475, 1975.

21. Li, T.M., “Startup of Manchester Mine and Mill Boosts U.S. Production of Primary IImenite”, “El Arranque de la Mina de Manchester y del Molina Incrementa la Producción U.S.A. DE IImenita Primaria”, Engineering and Mining Journal, Vol. 174, Nº 12, 1973.

22. Tiernan, C.H., “Production of Low- Ash Coking Coal by Tabling with Special Reference to U.S. Practice”, “La producción de Carbón de Coque Bajo en Ceniza mediante Mesas, con Referencia Especial ala Práctica de los U.S.A.”,

tHE Canadian Mining and Metallurgical Bulletin, Vol. 66, Nº 732, 1973, pp.84-91.

23. Mozley, R.H., “A Gravity concentrador for Fine Minerals”, A Technical conference on Tin, The Internacional Tin Council, Concentrador Gravimétrico par Minerales Finos”, Conferencia Técnica sobre el Estaño. “Consejo Internacional del Estaño”, Londres, 1967, pag. 79-78.

24. Burt, R.O. y Ottley, D.J., “Fine Gravity Concentration Using the Bartles – Mozley Concentrador”, “Concentración Gravimétrica Fina Utilizando el Concentrador Bartles – Mozley”, International Journal of Mineral Proccesing, Vol. 1, 1974, pp. 347-366.

APÉNDICE: EJEMPLO DE ANALISIS D E MEDIO DENSO

Consideremos un proyecto hipotético de gravedad y examinemos las diversas fases de desarrollo. El ejemplo elegido es una scheelita e baja ley en contacto con skarn metamórfico, que arroja un 0,3% de WO3.

La investigación mineralógica ha puesto d e relieve que la scheelita es nominalmente liberad a 48 mallas (300um), pero que la scheelita contenida en la fracción de menos de

400 mallas (38 um) es inter-molida de una manera compleja c on varios otros minerales, principalmente óxidos de hierro.

Las consideraciones de mercado requieren que un producto vendible contenga por lo menos un 20 % WO3, y las reservas sugieren que una planta d e 100/th. Es la de tamaño mas apropiado.

En este punto la única y más importante cuestión es: ¿puede un concentrado que presente un 20% WO3 ser producido partiendo de este mineral mediante separación gravimétrica? La pregunta tiene realmente que ser contestada sin costos y lo más precisamente posible antes de que el proyecto siga adelante.

El mejor intento, y ciertamente el menos costoso, el análisis de medios densos. Una muestra representativa de cabeza es molida en húmedo hasta el tamaño de liberación

(300 um), y deslamada a 38 um. La separación secuencial de medios densos es entonces llevada a cabo sobre la muestra de cabeza molida y deslamada. En este ejemplo hipotético, las gravedades específicas utilizadas son 2,7 – 2,8 – 3,0 – 3,4 – 3,8 – 4,2 – 4,6 y 5,0. Comenzando a una gravedad específica de 2,7, son quitados o eliminados los flotados, pesados y comprobados par el contenido de WO3. La tabla 3 muestra los posibles resultados de tal procedimiento.

Hay varias posibilidades par la combinación de las necesidades de medios par la separación secuencial. Probablemente las mas costosamente efectiva e la de utilizar TBE diluido par las separaciones a 2,7 – 2,8 y 2,9, y solución Clerici par los separaciones restantes. Dado que al 88.1% de la muestra, debería de flotar a una gravedad específica de 2,9, podría ser utilizada una muestra bastante grande para el análisis de medios densos – 400 gramos serían los apropiados. En este caso solamente 47.6 gramos permanecerían para la separación por medio de las soluciones Clerici, y la

muestra mas pequeña para estudiar sería de 0.8 gramos. (hundidos a una g.e. de 5.0). Una breve mirada a los datos de la Tabla 3 indica que el trazado de % de completo de los hundidos, y el % acumulativo de los flotados, en una curva característica, no serían particularmente clarificadores par las curvas de gravedad específica y d e tolerancia de esta gravedad, en razón de la gama de valores comprendidos. Esto sería cierto igualmente para cualquier mineral de baja ley. Sin embargo, la información requerida puede ser extraída examinando una pequeña porción de curvas, y estas porciones pueden entonces ser llevadas a una escala mucho mas grande de lo que es usual. La figura3 muestra la curva de % acumulativa de hundidos y la curva de gravedad específica en gama de interés, y la Figura 4 la curva acumulativa del % de los flotados.

La tabla 3 muestra que un concentrado que arroje el 20% WO3 puede ser producido partiendo de este mineral. Sin embargo, la tabla también muestra que el % acumulativo de hundidos par un grado acumulativo del 20% WO3 es de 1.05%, lo cual arroja una máxima recuperación del 70.5%.

En este punto es necesaria alguna experiencia para interpretar los datos de una manera significativa. La finalidad de este trabajo de prueba, (habiéndose establecido que puede hacerse un concentrado de 20% de WO3) es la de determinar los requerimientos para la primera etapa de concentración gravimétrica, dado que la alimentación a cada etapa de separación.

TABLA3 Resultados hipotéticos de una análisis de medios densos

GravedadEspecífica

HUNDIDOS FLOTADOSEnsayo

Característico%Peso

%Peso Acum.

%WO3

Unid.WO3

Unid.WO3acum.

acum.%WO3

PesoAcum.%

Unid.WO3Acum.

%WO3Acum.

%WO3

acum.. Prom.En peso hundido %

+5.0-5.0+4.6-4.6+4.2-4.2+3.8-3.8+3.4-3.4+3.0-3.0+2.9-2.9+2.8-2.8+2.7-2.7

0.20.30.30.42.34.04.4

19.658.510.0

0.20.50.81.23.57.5

11.931.590.0100.0

42.526.412.00.920.5580.3210.3000.0850.0620.021

8.5007.9203.6000.3691.3521.2841.3201.6663.6270.210

8.50016.42020.02020.38921.74123.02524.34526.01129.63829.848

42.532.825.017.06.23.12.050.830.330.298

99.899.599.298.896.592.588.168.510.0

-

21.34813.428

9.8289.4598.1076.8235.5033.8370.210

-

0.2140.1350.0990.0960.0840.0740.0620.0560.021

-

42.526.412.00.920.5880.3210.3000.0850.0620.021

0.100.350.651.002.355.50

9.7021.7060.7595.00

100.0 - 0.298 - - - - - - - -

Ensayo, % WO3

Será diferente y que por tanto requiere análisis separados. Puede, por ejemplo, ser apropiado moler el concentrado a partir e la primera etapa de separación gravimétrica.

En este caso particular es considerado que un concentrado del 5% de WO3 podría se un satisfactorio concentrado primario. Partiendo de la curva acumulativa de % de hundidos, esto daría un concentrado consistente en 4.35% en peso de la alimentación y un contenido del 5% de WO3. A partir de la curva del % acumulativo de flotados, las colas representarían el 95, 65% en peso de la alimentación y un contenido del 0.082% WO3, dando una recuperación de WO3 del 73.6%. Partiendo de la curva de la gravedad específica la separación d e g.e. es de 3.28 y solamente el 1.5% de la alimentación cae en gama de g.e. d e 3.18. La separación, si es llevada a cabo a una gravedad específica de 3.28 resulta por ello la mas simple. En términos generales. Los procedimientos disponibles son:

Jigs; Mesas; Conos; DMS; Separadores hidráulicos; Espirales; Separadores vibrantes o Vanners.

A partir de esta lista, los Jigs, DMS y Separadores vibrantes o Vanners son inadecuados por razones de los tamaños de partículas, quedando la elección entre mesas, conos, conductos d e separadores hidráulicos y espirales.

Para producir un concentrado del 5% de WO3 a partir de una alimentación de 0.3% de WO3, se requerirían 3 etapas de conos o de espirales (desbaste – limpieza – apurado) y una sola etapa de mesas o varias etapas de separadores hidráulicos. En este caso, teniendo en mente el conjunto, el flujograma óptimo primario sería probablemente de conos para desbaste y limpieza con espirales de apure, tal y como se muestra en la Figura 5.

Con ello queda así propuesto un esquema de flujo o flujograma primario de concentración con el mínimo gasto de esfuerzo y capital.

Como ya se ha mencionado anteriormente, el problema el tamaño de la muestra para el trabajo del cono es significante. Dada la naturaleza de la separación de un cono, y la complejidad de las etapas, es muy difícil de simular la concentración con cono o con cualquier otra pieza del equipo d e proceso, excepto quizá par una serie de conductos de separación hidráulica. Las unidades a escala de laboratorio mas próximas trabajando de forma parecida a un cono es la mesa de sacudidas estriadas totalmente por vía húmeda.

Aunque tal mesa indicará generalmente la viabilidad de concentración con cono, no dará un comportamiento representativo ni tampoco productos representativos. Para una prueba de cono se necesitan aproximadamente 5 toneladas de alimentación representativa tanto para pruebas intermitentes como de circuito cerrado. En este caso la muestra de 5 toneladas necesitaría tener que haber sido molida y deslamada par representar la alimentación operacional ala planta. Sin embargo, con el conocimiento anterior, el capital puede ser invertido con seguridad en el trabajo de pruebas con cono, con la seguridad de que se aseguran unos resultados de éxito indudable.

EJEMPLOS DE ESQUEMAS DE FLUJO DE CONCENTRACIÓN GRAVIMETRICA

Por Frank L. Bazzanella y Paúl A. Weyler

Director de MetalurgiaAMAX ArizonaTucson, Arizona

Jefe MetalúrgicoAMAX INC.

Henderson MillParshall, Colorado

RESUMEN

Se presenta una breve Introducción de la concentración gravimétrica, incluyendo alguna discusión sobre los minerales mas comunes recuperados normalmente. Se mencionan las consideraciones importantes par el diseño básico de una planta de concentración y se presentan cuatro esquemas de flujo sobre las operaciones mas corrientes. Las plantas estudiadas en detalle incluyen: “Climax Moliybdenum Co. By – Product Plant” y “Canadá Tungsten Ltd. Plant”. Las plantas brevemente reseñadas incluyen: “Palabora Mining Co. Uranium Recovery Facility” y Bridge Hill Ridge Heavy Mineral Deposits Ltd.”

INTRODUCCIÓN La concentración gravimétrica es uno de los mas antiguos proceso de Preparación de minerales inventado y sigue siendo un método importante de concentración física. En los últimos 25-30 años se han realizado importantes mejoras en los equipos y han sugerido numerosas plantas modernas de gran capacidad para la recuperación de productos tan importantes como: Tugsteno, titanio, estaño y diamantes, además de las plantas mas comunes d e procesamiento de hierro y carbón. En África del Sur, la Palabora Mining Company esta recuperando uranio como uranotoranita, por gravedad, para alimentar una planta química.

El propósito primario de este artículo es presentar algunos esquemas d e flujo de gravimetría de uso corriente e intentar señalar algunos de los juicios y consideraciones envueltos en el diseño de estas plantas.

MINERALES RECUPERADOS

Como se ha mencionado previamente, muchos productos son recuperados actualmente por métodos desconcentración gravimétrica. A continuación se hace una breve discusión sobre los tipos de metales y minerales recuperados.

TUNGSTENO.- Los principales minerales de tungsteno recuperados, o parcialmente recuperados, por gravimetría son:

Scheelita CaWO4 Densidad 5.9 -6.1Wolframita (Fem.) WO4 Densidad 7,2 -7.5

Otros minerales de tungsteno incluyen ferberita (FeWO4) y huebnerita (MnWO4), además de un sinnúmero de minerales secundarios, incluyendo un sulfuro de tungsteno llamado tungstenito, que recuerda en apariencia a la molibdenita.

ESTAÑO.- El único mineral de estado con valor que actualmente se recupera es la casiterita (SnO2) con una densidad específica de 6,8 – 7.1. Solo se producen pequeñas cantidades en Estados Unidad por la Climax Molibderum Co., y en Canada, en Timnnis, Ontario. la mayor parte de la producción mundial de estaño procede de : Malasia, Bolivia, Este de India, Tailandia, Nigeria , Australia, África del Sur y Cornwall, en Inglaterra.

TITANIO.- El titanio se recupera en forma de dos minerales primarios:Iimenita FeTiO3 Densidad 4.5 – 5.0Rutilo TiO2 Densidad 4.2

La mayor parte de la producción de titanio procede del dragado y concentración gravimétrica de las arenas de playa. La producción mundial se encuentra en el este de los Estados Unidos, India, Noruega, Brasil , Canadá y Austria.

HIERRO.- Hasta donde la mineralogía lo permite, el mineral de hierro es aún concentrado por métodoas gravimétricos, espitales principalmente. Los jigs y las mesas fueron populares en el pasado, pero los problemas de operación y la capacidad limitada tienden a ponerlos fuera de uso. También los mayores tonelajes de hierro recuperdos de m asas de mineral con magnétita finamente diseminada (taconita) han desplazado a los métodos de separación gravimétrica por las instalaciones de recuperación magnética, pero permanece como un importante método de recuperación. Los minerales de hierro comercialmente importantes incluyen:

Hematina Fe2O3 Densidad 4.9 – 5.3Magnetita Fe2O – Fe2O3 Densidad 5.2Goetita Fe2O3.H2O Densidad 4.3Marlita Fe2O3 Densidad 4.8 -5.3 (menor)Siderita FeCO3 Densidad 3.8 -3.9 (menor)

CARBON.- En el presente, grandes tonelajes de carbón son procesados por operación de medios densos en jigs par remover el azufre, normalmente con pirita, además de otros materiales productores de cenizas indeseables. Este tratamiento es necesario par proveer a la moderna industria de los carbones con bajo contenido de azufre que requiere.

ORO.- Históricamente, la concentración gravimétrica fue el primer método de procesamiento de oro. Sin embargo, en los tiempos actuales, la cianidación ha superado el método gravimétrico en la recuperación del oro.

VARIOS.- En adición a lo aya mencionado, existe una serie menor de minerales que son recuperados por métodos gravimétricos. El Columbio y el Tántalo s on recuperados en pequeñas cantidades y , como ya hemos mencionada antes, el uranio está siendo concentrado por métodos gravimétricos en la Palabora Mining Co.

TIPOS DE EQUIPOS

Durante las últimas centenas de años se han inventado numerosos dispositivos par la concentración gravitaria d e los minerales. De los muchos dispositivos introducidos unos pocos han sobrevivido mientras han sido inventados algunos nuevos que han remplazado a algunos de los viejos. En la mayoría de los casos los diseños de equipos principales y básicos de hace 100 años están aún en uso hoy; sólo la aplicación y el diseño de equipos particulares han sido modificados.

CONSIDERACIIONES DE DISEÑO

Cuando se está considerando la recuperación de un mineral por medio de gravimetría, una de las mas importantes consideraciones a tener en cuenta es el diseño de los medios de preparación de alimentación y manejo para el equipo gravimétrico particular. Es muy importante la distribución relativa del tamaño de partícula del constituyente válido comparado con el de la ganga, así como lo es el grado de liberación y tamaño de liberación del mineral válido. En muchos circuitos de molienda, por ejemplo la sobremolienda del mineral pesado, es resultado del uso de clasificadores hidráulicos tal como ciclones. En el caso de plantas de subproductos, el control del circuito de molienda está dirigido hacia la liberación óptima del material primario y los problemas d e sobremolienda deben ser resueltos por otros métodos. En este casos debe ponerse una atención especial en el tamaño apropiado de los productos de alimentación para eliminar la ganga gruesa que competirá con el material válido finamente molido, para prevenir interferencias de los limos y para intensificar la recuperación del subproducto.

Otros parámetros, tal como el porcentaje de sólidos, deben ser examinados detenidamente. Es muy fácil que quede completamente fuera de control el balance de agua de una planta debido a los intentos de ajustar el porcentaje de sólidos o a utilizar dispositivos que requieren grandes volúmenes de agua de disolución.

La importancia del tamaño, especialmente en operaciones de limpieza tales como mesas, es señalada por el hecho de que una partícula de cuarzo de 200 mesh se comportará de forma similar a una partícula de wolframita de 400 mesh o mas fina. Cuando se toman en cuenta los efectos de la viscosidad, es muy probable que la partícula de wolframita aparezca en las colas y la partícula de cuarzo en el concentrado, dependiendo de las fuerzas dinámicas de máquina que se esté utilizando.

La mayoría de los dispositivos de recuperación gravimétrica son muy sensibles a la viscosidad de la pulpa: por tanto, el porcentaje de sólido y la cantidad de viscosidad que producen los limos pueden convertirse en parámetros de operación muy importantes. Es obligatorio el ajuste apropiado del porcentaje de sólido, de la adición de agua de lavado en espirales y mesas y la extracción de lodos. Las consideraciones de flojo y viscosidad están, por supuesto relacionadas con el caudal de alimentación. Pulpas de mayor viscosidad necesitarán un bajo caudal de alimentación muchas operaciones, porque la viscosidad mas alta impide el traspaso del mineral válido al área de recuperación de la máquina en partícula. Las mesas sacudidoras, por ejemplo, son extremadamente sensitivas al caudal de alimentación y la interferencia de lodos; sobretamaños y otros minerales pesados pueden causar un detrimento muy importante en la operación de la mesa.

Para diseñar con éxito un esquema de flujo gravimétrico debe tenerse en cuenta la atención especial a los efectos de los procesos de otras unidades. Estos incluyen espesado, flotación, medios densos secado, separación magnética, cribado, molienda y acondicionado de agua. Como con otros procesos de molienda, debe ponerse atención en el manejo del producto y eliminación de desechos. Una de las ventajas de las operaciones de gravedad es que, en la mayoría de los casos, se necesita añadir muy pocos o ningún reactivo al mineral. La eliminación de desechos, al mesón en lo que concierne a la polución del agua, no es un problema demasiado serio.

La conclusión de esta revisión breve y general de la concentración por gravedad, permitirá dedicar el resto del capítulo a la discusión mas detallada de plantas que operan normalmente por gravedad. Estas incluirán plantas operadas por Climax Moliybdenum Co. En Colorado U.S.A.; Canada Tungsten Ltd –of NW Territorios, Canada; Palabora Mining Co., Africa del Sur; y Mineral Deposits Ltd., Australia.

PLANTA DE SUBPRODUCTOS DE LA CLIMAX MOLYBDENUM COMPANY

GENERALLa mina Climax, en Colorado, trata aproximadamente 40.000 STD de desechos de plantas de molybdeno por medio de una plant de subproductos de concentración gravimétrica. Esta planta recupera tungsteno como wolframita y estaño como casiterita. En la Figura 1 se ilustra un esquema de diagrama de flujo, y tabla1 contiene una lista del equipo principal.

Brevemente, las colas desbastadas arrastradas de la planta de molybdeno son bombeadas y distribuidas a 742 espirales Humphrey, donde se produce una masa de concentrado gravimétrico. Este concentrado se bombea a los ciclones par eliminar el agua y la espita del ciclon se acondiciona par la flotación de pirita. Después de la flotación de la pirita desbastada y limpia, ambos productos no flotados son bombeados a una sección de espirales de limpieza consistente en 96 espirales Humphrey. El concentrado de la espiral limpiadora es alimentado al circuito de mesas. Todos los mixtos de la mesa son reciclados y los concentrados d e la mesa continúan a agotar y extraer el hierro en tambores magnéticos permanentes. La fracción no magnética es desaguada en un tormillo clasificado, una vez calendada y acondicionada con reactivos para floración de fosfatos tales como monazarita (ce, La) PO4 que normalmente s on descargados en las colas. El concentrado desbastado y limpio es tratado en una mesa de sacudidas par recuperar el tungsteno, y el no flotado se envía al agotado, secado y cribado para prepararlo como alimentación a los separadores magnéticos de banda. Tres bancos de separadores magnéticos Wetherill tipo Dinos producen un producto final de tungsteno limpio, un concentrado de estaño y un concentrado pesado de mineral no magnético que se vende a terceros par tratamiento posterior.

Varios productos se dirigen a la acequia de limpiado y se reenvían a la cabeza del circuito. Los únicos materiales que tienen interés aquí son el tungsteno y el estaño, pero la pulpa contiene cantidades varias de pirita, monadita, granate y otros minerales menores.

CONSIDERACIÓNES DE EQUIPO Y DISEÑO

La planta puede dividirse en tres áreas principales en lo qu concierne al equipo y diseño. El área de espirales de desbaste – limpiadoras, el área de mesas y el área d e enriquecimiento final.

AREA DE ESPIRALES.- Esta área consiste en bombas d e alimentación 12x12 Hydroseal, distribuidoras de pulpa, 742 espirales d e desbaste, flotación de pirita y 96 espirales limpiadoras.En esta área las consideraciones mas importantes se dirigen al sistema de distribución par alimentar 838 espirales, y el sistema de artesas necesario para recoger los productos de cada una de éstas. El sistema de distribución consiste en una serie de compartimientos tipo distribuidores que alimentan a cada fila de espirales. Las filas constan de dos líneas cada una, espalda con espalda, con pasarelas entre cada doble fila. Esto permite la adaptación de varias espirales en un área reducida y consolidación del sistema de distribución y de artesas de producto.

El concentrado desbastado de la espiral es bombeado a cuatro ciclones de 10” con dos bombas de 5” x 5”. El hundido del ciclón se acondiciona con ácido sulfúrico par ajuste d el pH, y la pirita es florada utilizando xantato y aceite de pino. Las fracciones de pirita desbastada y limpia no flotada se convierten en alimentaciòn de las mesas. La planta está diseñada, bien par recoger el concentrado de pirita y almacenarlo par venta local, o bien para descargarlo en las colas.

AREA DE MESAS.- Esta área consta de las bombas de alimentación a las mesas y 20 mesas Deister núm. 6. Dieciseis de estas mesas son de desbaste, tres de mixtos y una de limpieza de mixtos. El concentrado de todas las mesas sigue adelante, mientras que los mixtos son reciclados y las colas desechadas. En los últimos años se han realizado muchas modificaciones que han dado como resultado el presente circuito de mesa.

En adición a estas mesas, una mesa de la mitad de tamaño se usa para entresacar el tungsteno del concentrado de fosfato. La cantidad de tungsteno recuperado es bastante pequeña, pro después de varios años de observación los operadores han determinado que por falta de atención en detalles relativamente pequeños pueden perderse cantidades importantes de tungsteno. Son particularmente importantes las pérdidas que se dan durante y después del tratado en las mesas del material. En este punto, la ley es de bastante más de 40 % de tungsteno.

Todas las mesas, excepto la d e barrido, están a un mismo nivel de la planta. Esto hace la inspección rutinaria del operador de planta cómoda y favorece la mayor atención en esta área crítica de la planta. Es muy importante que se lleven a cabo inspecciones regulares de las operaciones en la mesa dado a s u sensibilidad al tamaño y densidad específica de la partícula. Un fácil acceso y buena visibilidad favorecen la inspección regular.

ÁREA FINAL DE ENRIQUECIMIENTO

Esta pequeña área de la planta contiene una gran variedad de equipos requeridos para incrementar la ley de los concentrados de la mesa hasta el producto vendible de una alta ley con un mínimo de pérdida en la recuperación. El equipo incluye ciclones d e agotado, separadores magnéticos por vía húmeda, clasificadores de agotado, celdas de flotación para quietar la monadita, secado, cribado y separadores magnéticos de banda de la concentración final. También se incluyen en esta área pequeños tanques y espesadote variaos de sedimento par la recuperación del tungsteno de los reboses de las diferentes etapas de agotado en esta área. Estos no aparecen en el diagrama de flujo.

Las consideraciones de diseño mas importantes en esta área son:

1. Diseño de las tolvas y alimentadores par un buen funcionamiento de los separadores magnéticos de banda. Con objeto d e que las máquinas realicen un trabajo satisfactorio, el material que se está tratando debe estar distribuido uniformemente en el alimentador de banda en una capa muy fina. Al estar el material completamente seco en este punto fluye fácilmente proporcionando un buen control y una alimentación uniforme ala banda. Sin embargo, debe ser vigilado o puede producirse un inundación de la banda. En Climax se utiliza un alimentador de estrella par un caso y un alimentador vibrante para el otro, para proporcionar los ratios de alimentación y distribución deseados a la banda. Ambos son satisfactorios

2. Es imperativo un cuidadoso diseño de la banda y del sistema de manejo de los materiales par evitar pérdidas de materiales de gran valor. En una planta de sub-productos como es ésta, donde deben tratarse miles de toneladas para recuperar unos cuantos miles de libras de producto válido, debe presentarse una atención especial al diseño de bandas y su velocidad, diseño de tolvas y medios de descarga.

RESUMEN

Con la puesta en servicio de la Planta de Sub- productos Climax, esta firma se convirtió en el segundo mayor productor de tungsteno de los Estados Unidos. Aún cuando el volumen de producción es bastante bajo, el atractivo precio de este sub-producto hace los esfuerzos de recuperación muy atractivos económicamente.

Recientes modificaciones en Climax, que no aparecen en el diagrama de flujo, incluyen la instalación de un módulo de concentradores de cono Reichert. Estas instalaciones han dado buen resultado, de acuerdo con los informes, y mas instalaciones son una posibilidad en el futuro, particularmente par remplazar ala espirales que están próximas al fin de su vida útil.

TABLE I. Climax By – Product Plant – Table of Major Equipment

TABLA1. Planta de Subproductos de Climax – Vista de las principales máquinas

Cant. Servicio Tipo Tamaño

2 Bombas alimentación hélicesPrimarias ASH Hydroseal 12´´ x 12´´

742 Hélices primarias Humphrey 5 – Turn, single Start

2 Bombas alimentaciòn cilones Horizontal 5´´ x 5´´

4 Alimentación pirita ciclonesDesaguadores Krebs D-10 10´´

12 Celdas de flotación pirita Weining -

2 Bombas alimentaciónhélice apurado Horizontal 5´´ x 5´´

96 Hélices de apurado Humphrey, 5 – turn,Single Start

1 Bomba alimentación mesa prim. Horizontal 5´´ x 5´´

1 Bomba alimentación mesa prim. Horizontal 6´´ x 6´´

16 Mesas Primarias Deister Nº 6

3 Mesas Intermedias Deister Nº 6

1 Mesa apurado intermedios Deister Nº 6

2 Bombas alimentación ciclones - -2 Ciclones Krebs de desguado

de Concentrado Krebs D-4 4´´

2 Tambores magnéticos Eriez permanente4 Calificadores de desaguado Tornillo Wemco 12´´

16 Flotación primaria fosfato Diseño máquina Stearns -

8 Flotación de apure del fosfato Diseño máquina Stearns -

2 Alimentación secador magn. Holoflite steam -1 Descarga criba secado Sweco 48´´1 Electromag. Primario Dinos 8 polos1 Electromag. Grueso y estaño Drign 4 polos

Electromag. Apure Dinos 5 polos

Cuatro de estas unidades están siendo usadas como dispositivos de recuperación de desbastado, aliviando de parte de la carga original al circuito de espirales. Además, se ha usado otro cono para reemplazar la sección de espirales de limpieza. Esto da como resultado el tener las espirales de limpieza originales disponibles para usarlas como desbastadoras, reduciendo aún mas la carga del circuito de espiral se espera que con esta reducción en la carga se aumenta la recuperación de minerales válidos.

CANADA TUNGSTEN MINING CORP., LTD

Las instalaciones mineras de Canada Tungsten están localizadas en el valle del Flat River de las Montañas Mackenzie en los territorios noroccidentales del Canadá.

La estructura inicial de madera del concentrador, que fue completada en Octubre de 1962, fue totalmente destruida por el fuego el 26 de Diciembre del 1966 y nuevo lavadero fue construido y puesto en operación el 26 de Noviembre del 1967. desde esa fecha se han realizado varios cambios en el esquema de flujo tales como la instalación de un ciclón en el circuito de molienda, adición de un molienda de remolienda e instalación de ciclones para proporcionar a las mesas de sacudidas en material calibrado. Se ha añadido además una etapa de flotación de talco y se han realizado otras modificaciones par hacer la molienda más eficaz y permitir el control de los cambios de características del mineral.

El mineral válido primario en la Canadá Tungsten es la scheelita y el secundario la calcopirita. Las impurezas que deben eliminarse incluyen pirotita, talco y calcita. Las dos primeras se eliminan por flotación y la última por lixiviación. Se obtienen dos productos: Grado I que se produce en el circuito de gravimetría y contiene aproximadamente el 75% de WO3 y Grado II, que se produce en el circuito de flotación y contiene un 25% de WO3 aproximadamente. Este producto se enriquece hasta el 65% de WO3 por lixiviación de la calcita.

Al ser la scheelita un mineral fiable, se ha puesto una atención especial en el circuito de molienda, par prevenir sobremolienda. Inicialmente el circuito consistía en un molino de barras 7´x 10´ y un molino de bolas de 10.5´x 6´ en circuito cerrado con una criba trómel SALA. Las perforaciones en la criba eran de 24 x 65 mallas,, pero se ensayaron otros tamaños varios en un esfuerzo par incrementar el rendimiento y eliminar el material en la molienda de liberación. En el presente, se están utilizando perforaciones de 24 y 50 mallas.

A demás se instaló un ciclón de 15 pulg. Antes de las cribas para retirar las fracciones finas. En ese momento el rebose iba al espesador de 40 pies, pero, con el aumento de talco contenido en el mineral se instaló en el circuito de flotación aparte par el manejo de este producto. El rebose del ciclón viene a ser de un 25 a 30% de la alimentación del molino y contiene 80% de talco aproximadamente. El talco es perjudicial par el concentrado d e flotación de la scheelita y no puede lixiviarse con ácido.

CONSIDERCIONES DE DISEÑO Y EQUIPO

La planta está dividida en diferentes circuitos, cada uno interconectado a través de la carga circulante. El esquema de flujo se muestra en la Fig. 2 y la lista de equipo principal se detalla en la Tabla II.

1. Circuito de molienda y clasificación.2. Circuito de flotación de talco.3. Circuito de flotación de la calcopirita.4. Circuito de flotación de la pirotita.5. Circuito gravimétrico.6. Circuito de remolienda.7. Circuito de flotación de la scheelita.8. Circuito de tostado y magnético.

Brevemente, el rebose del ciclón de 15 pulgadas del circuito de molienda alimenta a las celdas de flotación del talco. La espuma va hacia el depósito de colas y el no-flotado se convierte en parte de la alimentación a la sección de flotación de scheelita.

El pasante de la criba SALA es espesado, acondicionado y la calcopirita flotada. En este circuito se produce un concentrado de cobre; las colas limpias se rechazan hacia las colas finales y las colas bastas se envían a la flotación de pirotita. En este punto se flota la pirotita y aparece en el depósito de colas. El no-flotado continúa hacia el circuito gravimétrico.

Las mesas del circuito de gravedad son Concenco Deister ´´666´´ de triple bandeja 6 num. 6 de simple bandeja. Obsérvese que ninguno de los productos de las mesas de envían al depósito de colas, sino que son enviados a la planta de r remolienda para volverlos a pasar en las mesas. El rebose del ciclón en este circuito se envía a flotación. Existen tres ciclones de 6 pulgadas antes de las mesas de desbaste y uno de 6 pulgadas y otro de 15 pulgadas en el circuito de remolienda. Los reboses de todos estos ciclones van al espesador de finos de 40 pies.

El rebose de los primeros ciclones de 6 pulgadas van a las mesas de desbaste que producen tres productos:

Mesas de desbaste: Concentrado a las mesas de limpiezaMixtos al Ciclón d e 6´´ (remolienda)Colas al ciclón de 15´´ (remolienda)

Mesas de limpieza Concentrado al tosedorMixtos a las mesas de apuradoColas al ciclón d e 15´´ (remolienda)

Mesas de apurado: Concentrado al tostadorMixtos y colas al ciclón de 6´´ (remolienda)

El hundido de los ciclones de 6´´ y 15´´ alimentan a un molino de bolas de 6´x 8´ con 125´HP, seguido por el apure de la flotación d e la pirotita. Toda la scheelita que estuviese encerrada en los sulfitos es liberada de esta forma, y cualquier pirotita no flotada en la primera flotación se elimina.

El no-flotado se manipula en las mesas como sigue:

Mesas de desbaste: Concentrado a las mesas de limpiezaMixtos al Ciclón d e 6´´ (remolienda)Colas al ciclón de 15´´ (remolienda)

Mesas de limpieza: Concentrado al tosedorMixtos de ciclon de 6´´ (remolienda)Colas al ciclón de 15´´ (remolienda)

Las fracciones finas de los mixtos y colas son enviadas a la flotación de scheelita.

La alimentaciòn al circuito de flotación de scheelita consta entonces del no-flotado de la flotación del talco, el rebose del ciclón de 6´´ del circuito de gravimetría y el rebose de los ciclones de 6´´ y 15´´ del circuito de remolienda. La scheelita fina es flotada y enriquecida por dos o tres etapas de limpieza, y las colas bastas se eliminan.

Se utiliza también un circuito adicional gravimétrico. El concentrado de las mesas agotado y tostado en un horno de hogar múltiple. Este a su vez pasa a través de un separador magnético Carpco de 3 polos. Los rechazos del primer polo se criban a 80 mesh y el grueso se elimina. El pasante y la fracción magnética del segundo y tercer polos se transforman en pulpa y se bombean a la mesas de limpieza.

Mesas de limpieza: Concentrado de tostadorMixtos al molino de bolas primarioColas al producto Grado II

GENERAL.- La alta densidad específica de la scheelita hace de éste un mineral idóneo para concentrar por métodos gravimétricos, pero la complejidad del mineral y su naturaleza friable

TABLA II. Canada Tungsteno Ltd- Lista de las máquinas principales

Cant. Servicio Tipo Tamaño

1 Molino primario de barras - 7pies x 10Pies 200HP

2 Ciclones - 15´´

4 Ciclones - 6´´

6 Cribas vía húmeda Sala 24-40 mallas

2 Espesadores Tray 40 Pies

4 Celdas primarias flotación cobre Denver Nº 24

4 Celdas apurado flotación cobre Denver Nº 24

2 Celdas reapurado flotación cobre Denver Nº 24

10 Celdas flotación pirotita Denver Nº 24

7 Mesas primarias Deister Nº 666

7 Mesas intermedias Deister Nº 6

1 Mesa apurado Deister Nº 6

1 Molino de boas par remolienda - 6 pies x 8 Pies 125HP

4 Flotación de apurado de pirotita Denver Nº 21

6 Celdas de flotación del talco Denver Nº 24

8 Celdas primarias de flotaciónde Scheelita Denver Nº 21

6 Celdas de relavado y apuradode scheelita Denver Nº 12

1 Tostador Skinner 5 pies

2 Separador magnético Carpco 3 polos

Puede a veces hacer difícil su enriquecimiento. Esto se produce como resultado de la interferencia de la sobremolienda de otros minerales de alta gravedad específica.

Así como en cualquier otra planta, los cambios de mineral pueden causar estragos en un esquema de flujo establecido y se experimentó en Canadá Tungsten cuando la masa de mineral en la explotación a cielo abierto disminuyó y comenzó el proceso de mineral interior.

Aunque puede que no directamente relacionado con los métodos gravimétricos de concentración, a continuación se muestra una serie de sucesos y como se desarrolló el presente esquema de flujo.

El problema más serio en el cambio del mineral fue el incremento de la cantidad de talco (serpentina) en el mineral. El talco excesivo produjo las siguientes dificultades:

1. Pobre extracción de calcopirita y pirotita, lo que elevó el nivel de impureza en el concentrado de tungsteno.

2. Alto nivel de SiO2 en el concentrado de flotación de la scheelita, que la lixiviación no pudo enriquecer.

3. Interferencia de limos en la mesas.

Fracasaron los ensayos en laboratorio para localizar un depresor efectivo para el talco en la flotación de la scheelita, pero se obtuvo un depresor de talco par los circuitos de calcopirita y pirotita. Puesto que no puedo disminuirse el talco en el circuito de la scheelita, se diseñó un circuito de flotación y se puso en operación par flotar el talco por separado antes de la flotación de la scheelita.

Casi todos los cambios de diseño y esquema de flujo realizados en este circuito fueron o bien par obtener una clasificación mas estricta de los productos, o para eliminar minerales interferentes en el flujo. Se demuestra en esta planta la importancia de clasificación estricta de productos y la de la eliminación de minerales interferentes en la concentración gravimétrica.

PLANTA DE RECUPERCIÓN DE URANIO DE LA PLABORA MINING COMPANY

Se incluye este esquema de flujo y el siguiente sin mucho detalle, sólo para poner de relieve la serie de variaciones de la aplicación de los métodos de concentración gravimétrica. Estos dos esquemas de flujo fueron seleccionados porque uno (palabora) es una planta de sub-producto de alto tonelaje recuperando un volumen relativamente pequeño de un mineral de uranio con una baja concentración. El otro esquema de flujo (Bridge Hill Ridge) con un tonelaje primario, relativamente bajo, d e arena de playa recupera un gran volumen de mineral de baja concentración. Ambos concentrados requieren un tratamiento químico adicional. A continuación se da una breve descripción de cada una de estas plantas.

En palabora cada circuito primario de sobre tiene asociada una sección de recuperación de mineral pesado, tal como se muestra en la Figura 3. antes de alimentar la sección de gravimetría con las colas de la planta de cobre, las colas son deslamadas en hidro-separdores; parte de la magnétita se elimina por separación magnética de desbaste y las lamas adicionales

se eliminan en hidrociclones. No se muestran los hidro-separadores ni la primera etapa de separación magnética. La sección de conos multiplica en 40-50 veces la concentración de minerales pesados que incluyen uranotorianita, baddeleyita (óxido de circonio) y magnétita. El resto de la magnetita se elimina por separadores de tambor magnéticos continuando el enriquecimiento inicial. El concentrado limpio del cono es tratado en mesas donde se obtienen tres productos concentrados de uranotorianita contenido un 5% de U3O8 para alimentar a la planta química, concentrado de baddeleyita que es almacenado en pilas y colas, que se envuelven atratar par la recuperación de cobre. Se continúa la investigación de un método par recobrar el circonio del concentrado de baddeleyita. Actualmente la magnética se almacena para posible tratamiento en el futuro.

Es importante incluir este tipo de esquema para hacer notar algunos de los beneficios

ALIMENTCIÓN PLANTA

Rebose CICLONES Conc. MESAS ColasSalida inferior PRIMARIAS

Int.REICHERRT

Colas PRIMARIAS Conc.

CONOS Conc. MESAS Colas SECUNDARIAS

Interm.

CONOS CONCENTRADO CONCENTRADOCola INTERM. conos DE URANIO DE CIRCONIO

REICHERT Inf. A LA SECCIÓN

QUIMICA CONOS CICLONES

Colas DE APURADO Interm. Rebose DESAGUADORES REICHERT

Salida Inferior Conc.

MOLINO BOLAS SEPARACIÓN

Mag. MAGNÉTICA DOS ETAPAS Colas FLOTACIÓN

DEL COBRE No mag.

Conc.

Rebose CICLON FILTRODESAGUADOR

CONCENTRDO DE COBRE

CONOSRELAVADO

Int. REICHERT Colas

Conc.

COLASFINALES

FIGURA 3. PLANTA DE PALABORA PARA MINERAL PESADO

ALIMENTACIÓNPLANTA

CONOS Colas DE DESBASTE Conc

REICHERT

Interm.

CONOS Colas DE RELAV Conc.

REICHERT

Interm.

CONOSColas REICHERT Int.

DE APURADO

Concent.

COLASFINALESL

CONOSInterm. REICHERT Colas

DE RELAVADO

Concent.

Colas CONCENTRADORASDE ESPIRAL

Concent.

RUTILO

FIGURA 4. PLANTA DE MINERALES PESADOS DE BRIDGE HILL RIDGE

Impensados que pueden obtenerse de plantas de sub-productos de gravedad. Además de la recuperación de un producto valioso, como lo es el uranio, los operadores han realizado un mejor en la recuperación de cobre. Además, la baddeleyita y magnetita pueden en un futuro tener un valor comercia, dependiendo de los resultados el programa de investigación que está realizando Palabora Mining Company.

PLANTA DE MINERALES PESADOS DE MINERAL DEPOSITS LTD.BRIDGE HILL RIDGE

El esquema de la Figura 4 se incluye principalmente como un ejemplo de un esquema de gravedad total. Este es, quizás, uno de los mas simples y directos esquemas de flujo por gravedad que existen. Las arenas minerales se dragan y bombean a un circuito de cono de desbaste donde se enriquecen aproximadamente 6 a1. Los concentrados continúan, los mixtos se apiran en el circuito de cono separado y las colas del desbaste y apurado se eliminan.

El concentrado de apurado se combina con el concentrado de desbaste, y éste es limpiado y relimpiado en concentradores de cono. Este concentrado es enriquecido en espirales para obtener un ratio de enriquecimiento total de 100 a 1 al 92% de recuperación que es impresionante para un circuito tan simple.

CONCLUSION

El propósito principal de esta presentación e reseñar los tipos y variaciones de esquemas de flujo en concentración gravimétrica que pueden utilizarse. Es de particular importancia la utilización de gravimetría en la recuperación de sub-productos de las colas de las grandes instalaciones de procesamiento de mineral, Ej: Climax, Palabora y Ecstall. Al aumentar los costes de operación, la recuperación de todos los valores importantes en el mineral se hace mas importante cada año. El bajo coste y los altos rendimientos de las operaciones gravimétricas se harán ciertamente mas importantes.

Cuando los circuitos de recuperación gravimétrica de sub-productos sean mas comunes, será importante considerar la mejora de producción del mineral primario en la evaluación económica, así como en el sub-producto que se h estudiado. Valdrá la pena también, a lo largo de cualquier estudio, considerar, al menos, las posibilidades de otros sub-productos. El almacenaje en pilas puede ser necesario al igual que con la magnétita y baddeleyita en Palabora. Los bajos coste de operación y la gran disminución en el volumen de material a manejar, está probando ser muy valioso par la industria minera, al hacerse los sub-productos más atractivos económicamente.

REFERENCIAS

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