30 Jul
Velocidad Terminal de Partículas
La velocidad terminal de las partículas es función de su densidad y tamaño.
Leyes de Stokes y Newton
Ambas leyes demuestran que la velocidad terminal de una partícula en un fluido específico es únicamente función de su densidad y tamaño. Se derivan dos principios clave:
- Si dos partículas tienen la misma densidad, la partícula con el diámetro más grande tendrá la velocidad terminal más alta.
- Si dos partículas tienen el mismo diámetro, la partícula más pesada tendrá la velocidad terminal más alta.
Asentamiento Libre
El asentamiento libre se refiere al hundimiento de partículas en un volumen de fluido que es grande en relación con el volumen total de partículas (sin amontonamiento). Este fenómeno se observa típicamente en pulpas minerales con un porcentaje en peso de sólidos inferior al 15 %.
Expresiones de Concentración de Sólidos en una Pulpa
Las principales expresiones para cuantificar la concentración de sólidos en una pulpa son:
- Concentración de sólidos en peso (Cp): Masa de sólidos / Masa de pulpa
- Concentración de sólidos en volumen (Cv): Volumen de sólidos / Volumen de pulpa
- Densidad de pulpa (D): Masa de pulpa / Volumen de pulpa
- Dilución (D): Masa de agua / Masa de sólidos
Curva de Partición o Curva de Tromp de un Hidrociclón
La curva de partición describe cómo las partículas de la alimentación de un clasificador se distribuyen entre las dos corrientes de producto. El eje horizontal representa el tamaño de partícula, y el eje vertical indica la fracción de partículas de la alimentación que se dirigen al underflow (descarga de gruesos) y al overflow (descarga de finos).
Determinación Práctica del Tamaño de Corte (d50)
Se considera que las partículas (entre 1% y 3%) que quedan retenidas en el tamiz superior de la fracción de finos tienen la misma probabilidad de dirigirse tanto a la descarga de finos como a la descarga de gruesos. Por lo tanto, este criterio se utiliza para determinar el tamaño límite o tamaño de corte (d50).
Ciclones
Un ciclón es un clasificador centrífugo clásico de operación continua que utiliza la fuerza centrífuga para acelerar la velocidad de asentamiento de las partículas.
Tamaño d50 de un Ciclón
El tamaño d50 de un ciclón se refiere a aquellas partículas cuyo tamaño presenta una probabilidad equivalente de ser evacuadas tanto por el overflow (rebose) como por el underflow (descarga).
Funcionamiento de un Hidrociclón
Las fuerzas centrífugas y de arrastre que actúan en un hidrociclón dirigen las partículas gruesas, que se encuentran cerca de las paredes, hacia el underflow. Por otro lado, las partículas finas, ubicadas en la parte central, son evacuadas por el overflow.
Aplicaciones de los Hidrociclones en la Minería
Los hidrociclones tienen diversas aplicaciones en la industria minera, incluyendo:
- Clasificación de tamaños en circuitos de molienda.
- Deshidratación y espesamiento de pulpas.
- Concentración de minerales pesados.
- Clasificación, deslamado y desarenado.
Concentración por Gravedad
La concentración por gravedad es uno de los procesos de separación de especies minerales más sencillos y económicos, por lo que es ampliamente utilizado en el tratamiento de minerales de bajo costo.
Métodos y Ventajas
Los métodos principales utilizados son:
- Separación en agua.
- Separación en medio denso.
Sus ventajas incluyen:
- Simplicidad.
- Bajo costo operativo.
- Baja contaminación ambiental.
Jigs
Los jigs son equipos de pre-concentración o concentración gravimétrica muy utilizados en la minería de minerales pesados y también en la minería aurífera.
Ventajas y Desventajas de los Jigs
Ventajas
- Son capaces de recuperar partículas gruesas, reduciendo la necesidad de molienda para minerales ya liberados y la excesiva generación de lamas.
- El funcionamiento es abierto, lo que permite la inspección visual y física.
- No utiliza reactivos químicos.
Desventajas
- La operación es considerada un ‘arte’, basada en gran parte en la experiencia.
- La malla del ragging requiere una limpieza periódica para evitar el taponamiento y la acumulación de materiales gruesos.
- No es adecuado para la recuperación de finos.
- Requiere un consumo elevado de agua.
Zonas que Conforman la Cama de un Jig
Las zonas que conforman la cama de un jig son:
- Zona 1: Cama especial (compuesta por granos de densidad algo mayor).
- Zona 2: Cama pesada (compuesta de granos de mineral pesado).
- Zona 3: Cama liviana (que, de abajo hacia arriba, pasa de mixtos a colas; es aquella que acepta y deja pasar las partículas pesadas y elimina los medios).
Principio de Funcionamiento
El movimiento pulsante que realiza el jig produce una estratificación que favorece la separación de partículas livianas de las densas.
Tipos de Jigs según su Pulsación
Los jigs se clasifican según su mecanismo de pulsación en:
- Jigs de pistón.
- Jigs de pulsaciones (general).
- Jigs de diafragma.
Escurrimiento Laminar
Consiste en dejar arrastrar por el agua una carga de mineral sobre una superficie inclinada, donde las partículas más livianas son empujadas por la lámina de agua a mayor velocidad que las partículas más pesadas, obteniéndose así dos o más productos (concentrados, mixtos y colas) de acuerdo a su densidad, tamaño y forma.
Mesas Vibratorias
Principio de Funcionamiento
La mesa es sometida a un movimiento horizontal transversal de vaivén. El movimiento hacia el concentrado final es lo suficientemente lento para transportar la pulpa con ella, mientras que el retorno es muy rápido, de modo que la mesa se mueve en relación con la pulpa que se encuentra sobre ella. A medida que la pulpa avanza hacia la zona de los concentrados finales, los riffles disminuyen en altura, lo que permite que el flujo de agua transversal elimine las partículas livianas de la parte superior de la estratificación, mientras que las partículas pesadas, situadas en el fondo, se desplazan hacia el concentrado final.
Factores de Operación
El límite superior del tamaño de partículas minerales tratadas en las mesas vibratorias es de 2 a 3 mm, mientras que el tamaño mínimo es del orden de 75 μm. El porcentaje de sólidos de la pulpa de alimentación debe ser suficientemente bajo para permitir la estratificación y dilatación entre los riffles. Las densidades de pulpas máximas típicas oscilan entre 25% y 30%. La inclinación de la mesa es variable, dependiendo de la granulometría del mineral; el rango usual es de 6° a 9°. Aumentar la inclinación lateral reduce la cantidad de agua de lavado (que ronda entre 11 y 45 L/min), pero estrecha los rangos de las diferentes fracciones.
Tipos de Mesas Vibratorias
Existen diferentes tipos de mesas vibratorias, que se diferencian en su forma, el tipo y dirección del estriado, entre otros. Las más conocidas son las de las marcas Wilfley, Mosley y Gemini.
Espiral Humphrey
Principio de Funcionamiento
El espiral consiste en un canal helicoidal cilíndrico con sección transversal semicircular modificada. En la parte superior, una caja recibe la pulpa de alimentación. A medida que la pulpa se escurre, las partículas más pesadas se desplazan a lo largo del lado interno del flujo de la pulpa y son removidas por aberturas localizadas en la parte más baja de su sección transversal. Cada abertura está conectada a un tubo colector central, donde el mineral valioso recogido por las diferentes aberturas se junta en un único producto. En el extremo inferior del canal, una caja recoge los minerales livianos que no son capturados por las aberturas.
Concentradores Centrífugos
Los concentradores centrífugos han sido desarrollados para la concentración de minerales pesados. Mejoran notablemente la recuperación de partículas finas a medida que se amplía el campo centrífugo. Generalmente, a mayor campo centrífugo al que se someten partículas de diferente gravedad específica, se produce una separación más rápida y completa entre el mineral valioso y la ganga.
Concentrador Centrífugo Falcon
Las partículas en la alimentación son sometidas a fuerzas de gravedad y son segregadas de acuerdo con su gravedad específica mientras discurren por la pared lisa del rotor. Las capas más pesadas pasan a la zona de concentrado, retenidas en las ranuras circundantes de la parte superior del rotor. La adición de contrapresión de agua a través de las ranuras presentes en la zona de concentrado permite que las partículas migren y sean retenidas solo las más pesadas. Las partículas más livianas son eliminadas como relave por la parte superior del rotor. Cuando el concentrado ha alcanzado una ley suficiente, la alimentación es detenida. El rotor disminuye su velocidad y, mediante presión de agua, se lava el concentrado, que es descargado por la parte baja del rotor y conducido a una canaleta.
Concentrador Centrífugo Knelson
Para su funcionamiento, se deben seguir los siguientes pasos:
- Introducir agua al cono a través de los orificios de fluidización.
- Introducir la pulpa de alimentación por la parte superior.
- Cuando la pulpa alcanza el interior del cono, es forzada por la fuerza centrífuga a salir hacia afuera y hacia arriba por las paredes del cono.
- La pulpa llena cada anillo hasta su capacidad total, creando así un lecho concentrado.
- Se previene la compactación del concentrado mediante un proceso de fluidización. A medida que se inyecta agua en los anillos hasta alcanzar la fluidización óptima, las partículas con alto peso específico (Au, Ag, Hg) son retenidas en el bowl.
- Cuando se completa el ciclo de concentración, se retira el concentrado del cono hacia un canal de concentrados.
Variable Principal de Operación
La principal variable de operación es la alimentación de agua a contrapresión, denominada agua de fluidización. A medida que el agua es inyectada a los anillos, se controla el flujo para alcanzar la fluidización óptima.
Ventajas y Desventajas de los Concentradores Centrífugos (Falcon y Knelson)
Ventajas
- Buena recuperación de finos y ultrafinos (ejemplo: oro laminado del orden de < 150 μm).
- Gran enriquecimiento con series y modelos de capacidad variable, con bajos costos de operación.
- Operación no contaminante y sin peligro para el medio ambiente.
Desventajas
- Requiere agua limpia y de presión constante.
- Equipo relativamente costoso.
- Difícil de manejar.
- En algunos casos, los procesos son discontinuos.
- Requiere alimentación clasificada.
Separación Magnética
La separación magnética se puede aplicar para eliminar o separar fragmentos metálicos, o para procesos de purificación y concentración. Se usan generalmente para proteger equipos como trituradoras.
Tipos de Separadores Magnéticos por Vía Húmeda
Los separadores magnéticos que trabajan por vía húmeda incluyen:
- Alta intensidad.
- Filtros magnéticos.
- Baja intensidad.
Concentración por Medio Denso
La concentración por medio denso ocurre cuando se separan sólidos de distinta densidad inmersos en un líquido de densidad intermedia. Estos líquidos pueden ser orgánicos, soluciones de agua en sales, etc.
Propiedades Ideales del Medio Denso
Las propiedades ideales de un medio denso incluyen:
- Barato.
- Baja viscosidad.
- Estable físicamente.
- Recuperable para ser reutilizado.
- Químicamente inerte.
- Fácilmente removible.
- Estable en el intervalo de tamaño de las partículas.
Ventajas y Desventajas de la Concentración por Medio Denso
Ventajas
- Posibilidad de realizar separaciones precisas a una determinada densidad relativa.
- Posibilidad de manejar un amplio rango de tamaños de partículas.
Desventajas
- Costo relativamente elevado para la recuperación del medio denso.
Espesador Convencional
Está constituido por un tanque cilíndrico y un rastrillo sobre una porción de un cono invertido de muy poca profundidad, que ayuda al movimiento de los sólidos concentrados hacia el punto de descarga.
Zonas que lo Constituyen
Las zonas que constituyen un espesador convencional son:
- Zona de clasificación o agua clara: Mínima proporción de sólidos que fluyen hacia arriba y rebosa por los bordes.
- Zona de sedimentación: Ingreso de la pulpa a través de un sistema que no produce turbulencia, originando un contenido de sólidos similar al de la alimentación.
- Zona de compresión: Los sólidos eliminan el agua por compresión, siendo luego descargados por la parte central inferior del espesador.
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