Principios Fundamentales de la Sedimentación de Partículas

Al respecto, Taggart señala un criterio operacional: C.C = (Pp – Pf) / (Pl – Pf) * ρf, donde ρf es el peso específico del fluido, normalmente agua. Si este valor es mayor a 2,5, pueden separarse partículas de hasta 74 micras. Otros valores se muestran en la Tabla C.C.:

• TAMAÑO A SEPARAR: 1,75 (Sobre 65 Mallas)
• 1,50 (Sobre 10 Mallas)
• 1,25 (Sobre 1/2 pulgada)

Si C.C. < 1,25, no es posible la separación en agua.

Fuerzas que Actúan en la Sedimentación

Al sedimentar una partícula en un fluido, actúan sobre ella tres fuerzas: la fuerza de gravedad, la fuerza de empuje y la fuerza de arrastre, que es la resistencia que opone el fluido al movimiento de la partícula. En el equilibrio, la sumatoria de estas tres fuerzas es igual a cero y la partícula sedimentará con una velocidad constante. Esta velocidad recibe el nombre de Velocidad Terminal de Sedimentación.

Coeficiente de Arrastre y Regímenes de Flujo

El coeficiente de arrastre es un parámetro que depende del tipo de flujo y se calcula experimentalmente. Estos valores se presentan en forma gráfica en función del número de Reynolds. La esfericidad se refiere a la relación entre el área superficial de una esfera y el área superficial de la partícula, siendo ambas, esfera y partícula, de igual volumen. En gráficos, a valores de Re bajos, la curva se aproxima a una recta y se denomina Régimen de Stokes. A números de Reynolds elevados, el coeficiente de arrastre toma valores constantes; esto se denomina Régimen de Newton. Para valores intermedios, la región es típicamente de transición.

Inferencias de la Ecuación de Stokes

• Cuando sedimentan partículas de tamaño similar pero de distintas densidades, las partículas más densas adquieren una mayor velocidad terminal de sedimentación.
• Cuando sedimentan partículas de densidades similares, las partículas de mayor tamaño adquieren una velocidad terminal de sedimentación considerablemente mayor.

Segregación de Partículas en una Película de Fluido

Cuando una película de fluido escurre por una superficie inclinada, la velocidad de la capa de fluido adyacente a la superficie es cero. Esta velocidad aumenta con la distancia hacia la interfase hasta alcanzar un valor máximo. El fenómeno anteriormente descrito origina la segregación, por tamaños y densidades, de las partículas que sedimentan en una película de fluido.

• Si se tienen partículas de un mismo material, las partículas de mayor tamaño quedan bajo la acción del flujo de mayor velocidad, lo que hace que su desplazamiento sea mayor que el de las partículas más pequeñas.
• En el caso de partículas de igual tamaño pero de diferentes densidades, las partículas más pesadas ofrecen mayor resistencia a la acción del fluido que las partículas livianas. Esto origina que las partículas livianas se desplacen una distancia mayor que las partículas pesadas.

Tecnologías de Concentración Gravitacional

Existen varias tecnologías de concentración de minerales, entre las que se encuentran:

• a) Medios densos
• b) Mesa vibratoria o de sacudimiento
• c) Jigs o pulsadoras
• d) Espiral Humphrey
• e) Conos Reichert
• f) Concentrador Knelson

Separación por Medios Densos

La separación por medios densos consiste en introducir la mezcla de partículas a separar en un fluido cuya densidad tiene un valor intermedio entre los pesos específicos de los materiales que se desean separar. Las partículas de mayor peso específico se hundirán y sedimentarán hacia el fondo; en cambio, las partículas cuyo peso específico es menor se mantendrán en la superficie del fluido, desde donde pueden ser evacuadas. Esta condición impone restricciones de tamaño de partícula y viscosidad del fluido. La tecnología de medios densos se utiliza en el lavado de carbones. En minería metálica, se reportan experiencias en el tratamiento de minerales de manganeso.

Tipos de Fluidos Utilizados en Medios Densos

Como medios densos posibles de aplicar, se tienen los siguientes:

• a) Líquidos orgánicos: Soluciones de densidad entre 1,58 – 2,96. Se obtienen mezclando Tetrabromoetano (2,96) con Tetracloruro de Carbono (1,58).
• b) Soluciones salinas: Soluciones de densidad 1,58 – 2,89. Se obtienen mezclando Bromoformo (2,89) con Tetracloruro de Carbono.
• c) Suspensiones de sólidos de alta densidad: Solución de Clerici (constituida por Malonato y Formato de Talio) que tiene densidad 4,2 a 20ºC y 5,0 a 90 ºC.

Estos líquidos no se utilizan industrialmente porque son a menudo tóxicos, inflamables y de alto costo. Sin embargo, se utilizan en rutinas de laboratorio para la caracterización de carbones. La solución salina que se ha utilizado industrialmente es cloruro cálcico disuelto en agua. Esta permite disponer de medios con densidades entre 1,2 y 1,4, que podría utilizarse en el lavado de carbones. En la literatura se menciona un único ejemplo de uso de este tipo de medio, lo que puede deberse al comportamiento corrosivo de esta solución. Los medios utilizados a nivel industrial son seudolíquidos consistentes en suspensiones en agua de sólidos finamente molidos. Entre los materiales utilizados para constituir el medio se tienen: Cuarzo (2,65), Baritina (4,5), Magnetita (5,18), Ferrosilicio (15 %Si) (6,8), Galena (7,8), Plomo (11). El más utilizado es el ferrosilicio, entre las razones de ello se tienen:

• Pueden obtenerse suspensiones de densidades entre 1,25 a 3,8.
• Por las propiedades magnéticas, el medio es fácilmente recuperable desde los productos.
• Facilidades de la operación (buena respuesta a cambios en alimentación y otras).
• Precio razonable respecto a otros medios alternativos.
• No tóxico ni corrosivo.

Características del Medio Denso

Como se mencionó anteriormente, las partículas del material pesado deben sedimentar con una velocidad tal que permita la separación efectiva de las partículas livianas. Para ello, es necesario que la viscosidad sea lo más baja posible, por lo cual es necesario compatibilizar esta magnitud con la densidad deseada en el medio.

Otro de los factores que afecta a la separación es la presencia de finos en la alimentación, entendiendo como tal a partículas de mineral de tamaño igual o menor que el constituyente del medio. Estos finos disminuyen la densidad del medio y, en el caso de partículas muy finas, afectan considerablemente la viscosidad del fluido, disminuyendo notoriamente la eficiencia del proceso.

Equipos Utilizados en Medios Densos

• Cono: Consiste en un cono que tiene un eje central con rastrillos que giran. Este eje origina un movimiento suave que permite a las partículas del medio mantenerse en suspensión. El material flotado derrama por la parte superior en un vertedero, saliendo del equipo, mientras que el material hundido es evacuado mediante la acción de aire o de una bomba. Los equipos industriales tienen diámetros máximos de 6 metros, permiten tamaños de alimentación de hasta 10 cm de diámetro y tienen capacidades del orden de 500 TPH.
• Separador de Tambor: Consiste en un tambor que gira y que tiene en su carcasa elevadores que depositan el material hundido en una artesa desde donde se evacúa. El material flotado se descarga por rebase. Los equipos industriales tienen… (información incompleta en el original).
• Separadores Centrífugos: Uno de los separadores que se utiliza es el hidrociclón. Al respecto, se mencionan en la literatura experiencias con separación de manganeso, potasa, etc.

Circuitos de Procesamiento con Medios Densos

En un circuito de medios densos, son claramente identificables cuatro operaciones:

• a) Preparación de la alimentación: Sus objetivos son uniformar el tamaño de alimentación y eliminar las lamas existentes.
• b) Separación mediante el equipo utilizado.
• c) Preparación y acondicionamiento del medio denso.
• d) Recuperación del medio desde los productos (hundido y flotado).

Mesas de Sacudimiento (Mesas Vibratorias)

La mesa vibratoria, o de sacudimiento, consiste en una cubierta ligeramente inclinada que vibra longitudinalmente por la acción de un mecanismo que le imprime una carrera lenta hacia adelante y un retorno rápido a su posición inicial. La longitud del recorrido es del orden de 10 a 25 mm y la frecuencia, o golpes por minuto, entre 240 y 325. La superficie de la mesa tiene dispuestos unos listones, o riffles, y está recubierta de un material de alto coeficiente de fricción (por ejemplo: fibra de vidrio). El mineral de alimentación, con porcentajes en sólido del orden de 25 %, se distribuye a través de una caja dispuesta en el extremo que se indica en la figura; a continuación, y a través de todo el borde longitudinal restante, se adiciona agua de lavado. Las partículas de mineral pesado sedimentan y quedan atrapadas en el espacio entre los listones y, debido al sacudimiento, avanzan en dirección a la descarga.

Aspectos que Inciden sobre la Separación en Mesas Vibratorias

• a) Sedimentación de partículas en una película de líquido: Las partículas sedimentan en una película de fluido y, debido a la segregación que ello produce, las partículas pesadas son atrapadas entre los riffles; en cambio, las partículas livianas, constituidas por mineral de ganga o también por lamas, son arrastradas aguas abajo.
• b) Sedimentación obstruida: Las partículas atrapadas entre los riffles continúan su proceso de sedimentación, lo que origina una estratificación análoga a la comentada para la segregación en una película de fluido.
• c) Aceleración asimétrica: Esta origina un movimiento de las partículas atrapadas entre los riffles en la dirección del movimiento. Los riffles van disminuyendo paulatinamente la altura, lo que deja la cama de partículas a la acción del agua de lavado, repitiéndose el fenómeno de segregación en una película de fluido comentada en el punto precedente.

Variables de Operación de Mesas Vibratorias

• a) Peso específico: La separación en una mesa depende, en general, del tamaño, forma y peso específico de los minerales a separar. En el caso de que los minerales a separar tengan tamaños y formas similares, la diferencia de peso específico mínima necesaria para lograr una buena separación es del orden de 1,0 gr/cm³. Debe señalarse que en algunos casos, como en la separación de mica desde una ganga granular, la forma de las partículas es una variable de gran relevancia.
• b) Disposición de los listones: La disposición y forma de los listones depende del material que se desea separar. En general, puede indicarse lo siguiente:
  • La altura de los listones decrece hacia la dirección en la que se obtiene la descarga de concentrado.
  • El ancho del espaciamiento entre listones depende del tamaño de las partículas a tratar; normalmente es del orden de tres veces el tamaño de la partícula mayor.
• c) Capacidad: La capacidad de las mesas depende del tamaño y peso específico del mineral a procesar.
• d) Largo de la carrera y frecuencia del golpe: Estas son variables interdependientes que se controlan de acuerdo al tamaño de partícula que se desea separar. En términos generales, las partículas gruesas requieren de carreras largas (1 1/4 a 3/4 pulgadas) y bajas frecuencias de golpes (230 a 285 RPM). Las partículas finas, en cambio, requieren de carreras cortas (3/4 a 3/8 de pulgadas) y mayor frecuencia de golpes (285 a 325 RPM).
• e) Consumo de agua: El consumo de agua de lavado depende del tamaño de alimentación y del rol del equipo en el circuito. Por ejemplo, cuando la mesa actúa como concentrador primario, se requieren del orden de 3 m³/ton min, y cuando actúa como unidad de limpieza, del orden de 4 m³/ton min. En operaciones de deslamado, se registran consumos del orden de 2,5 a 3 m³/ton min.

Jigs o Pulsadoras

La separación se efectúa en una cama o lecho de mineral que se fluidiza por la acción de corrientes de agua que la atraviesan. El agua se mueve en un ciclo que considera desplazamientos hacia arriba que dilatan el lecho (pulsión) y desplazamientos hacia abajo que lo comprimen. Después de repetidas aplicaciones de este ciclo en el lecho de partículas, tiene lugar una estratificación de la carga. Las partículas de mayor densidad quedan en el fondo, situándose en los estratos superiores las partículas más livianas. Los Jigs se utilizan preferentemente en el lavado de carbones. También se les utiliza en la concentración de oro, en particular en las plantas de flotación que tienen etapas de molienda, se les encuentra en la descarga del ciclón a fin de evitar que el oro grueso quede como carga circulante.

Factores que Originan la Separación en Jigs

Los fenómenos que permiten la estratificación no están del todo claros; sin embargo, se señalan como tres los factores que originan la separación:

• a) Aceleración diferencial de las partículas: Si se considera que la duración de la caída es corta y la repetición del impulso es frecuente, de consideraciones cinemáticas puede demostrarse que la distancia total recorrida dependerá de la aceleración inicial y no de la velocidad terminal de sedimentación que la partícula podría alcanzar. De otro modo, en el proceso tiene mayor efecto la densidad del mineral con respecto al tamaño.
• b) Clasificación por sedimentación obstruida: Al cabo de cierto tiempo, las partículas alcanzan su velocidad de sedimentación, pero lo hacen en un medio de alta densidad, constituido por una masa de partículas empacadas con agua intersticial. Estas condiciones corresponden a sedimentación obstruida, lo cual favorece la mejor sedimentación de las partículas pesadas respecto al caso de sedimentación en agua. La densidad del lecho se mantiene debido a las pulsaciones del Jig que lo expanden y comprimen alternativamente. Por otra parte, el flujo ascendente se puede regular de tal forma que las partículas livianas y pequeñas sean arrastradas fuera del lecho.
• c) Consolidación de estratos.

Tipos de Jigs

Básicamente, los Jigs consisten en un recipiente, lleno de un lecho de mineral, con un fondo constituido por una criba o tamiz que permite el flujo de agua. Existen Jigs cuyo tamiz es móvil (Hancock), pero lo normal es que sean de tamiz fijo y que el agua sea quien se impulse mediante algún dispositivo mecánico. En la figura se observa un Jig de tipo DENVER; la válvula por donde se alimenta el agua permite una gran gama de formas de operación que va desde la neutralización completa de la carrera de succión hasta un balance perfecto entre succión y pulsación.

Variables de Operación de Jigs

Las variables más importantes en la operación de un Jig son:

• a) Abertura del tamiz: Debe ser consistente con el tamaño de alimentación y tal que se minimice la resistencia al paso del fluido.
• b) Longitud y velocidad de la pulsación: La longitud de la pulsación está determinada por el tamaño de alimentación; en todo caso, esta no es mayor a 5/8 de pulgada. La frecuencia de esta se encuentra limitada a 300 pulsaciones por minuto.
• c) Preparación de la alimentación: Cuando la diferencia de gravedad específica entre el material útil y de ganga es pequeña, es necesario, previo a la etapa de concentración, proceder a clasificar la alimentación al equipo.
• d) Cantidad de agua: Los requerimientos de agua son del orden de 5 a 6 toneladas de agua por tonelada de alimentación.
• e) Velocidad de alimentación: Dependiendo del tamaño de alimentación, varía entre 10-50 TPD por pie cuadrado de área de Jig.

Espirales

Actualmente, la mayoría de las espirales se construyen en poliéster reforzado con fibra de vidrio y recubrimientos de poliuretano. Este proceso de fabricación, relativamente sencillo, ha sido uno de los motivos del rápido avance en el diseño de estos separadores. El espiral está formado por un conducto de sección semicircular modificado, en el cual la pulpa es alimentada en la parte superior junto con el agua de lavado y fluye hacia abajo. Al descender en corriente helicoidal, las partículas están sometidas a la fuerza de gravedad, el arrastre del agua, el rozamiento de unas capas contra otras o contra la superficie del canal, y a la fuerza centrífuga, que se manifiesta fundamentalmente por la tendencia inercial que tienen las partículas a seguir un camino en línea recta, según la tangente a la curvatura en cualquier punto. Las partículas más pesadas sedimentan rápidamente al fondo del canal, donde están sometidas a una velocidad de corriente mínima y a un retardo máximo por rozamiento con las paredes del canal y, por tanto, a una influencia mínima de la fuerza centrífuga. Además, como ocurre en toda corriente fluida que escurre por un canal curvado, actúa la llamada corriente secundaria, que origina en la sección transversal una circulación de arrastre hacia el centro del espiral, de abajo hacia arriba por la superficie y de arriba hacia abajo por el fondo. Al empujar las partículas pesadas, esta última corriente contribuye, junto con la gravedad, a dirigirlas hacia los orificios de evacuación. Estas fuerzas también actúan sobre las partículas livianas de modo tal que estas, al tardar más en sedimentar, experimentan un mayor arrastre por la corriente de agua y, por su menor resistencia inercial, ofrecen menor resistencia al rozamiento, luego quedan más fácilmente en suspensión en agua, participando de la velocidad tangencial de esta. Además, ayudada por el flujo superficial transversal de la llamada corriente secundaria, la fuerza centrífuga, aunque menor que la de gravedad, empuja las partículas ligeras hacia el borde externo del canal, separándolas de las más pesadas y de lamas que permanecen constantemente en suspensión y salen con la descarga como estéril. La forma general de la sección transversal de un espiral tiene zonas de separación para concentrado y middling (medios). La curvatura de la sección transversal es mayor en la zona de los minerales ligeros que en la zona de los pesados, y la sección completa viene a ocupar un cuadrante. La pulpa, relativamente diluida, entra por la parte superior del canal, y las partículas de mayor densidad se concentran a lo largo de una banda hacia el lado interior de la corriente de pulpa (próximo al borde inferior interno). Estas partículas se extraen a través de cortadores o lumbreras (B) espaciadas a lo largo del fondo, siendo de alta ley las que descargan por las primeras lumbreras que encuentra la corriente de pulpa y de mixtos las que se extraen por las lumbreras siguientes. Mientras que por los extremos más bajos del canal, salen las colas y lamas ligeras. El agua de lavado, agregada al canal interior (D), fluye exteriormente a través de la banda de concentrado por efecto de deflectores (E), mientras que el sedimento pesado (concentrado) se dirige a las lumbreras mediante los deflectores o cortadores (C), ayudado por el agua de lavado. La actual generación de espirales no precisa aportación de agua (waterless), operando además a concentraciones de sólidos elevadas, del 30% al 50%, frente al 15%-30%. Además, y esta es la mayor innovación y ventaja, especialmente en cuanto a flexibilidad de operación se refiere, los productos (concentrado, mixtos y estériles) son separados al final del canal mediante unas cuchillas ajustables, lo cual simplifica enormemente el control y operación del equipo.

Variables de Operación de Espirales

• a) Diferencia de Peso Específico: Para efectuar una separación dentro de un rango aceptable de tamaño de partículas, la diferencia de peso específico entre el mineral pesado y liviano debe ser de 1,00, obteniéndose buena separación para minerales bien liberados. Por ejemplo, se obtiene buena separación desde cuarzo, cuyo peso específico es 2.65 gr/cc, de minerales tales como: magnetita (Sp = 5,17), cromita (Sp = 4.7), zircón (Sp = 4.7). Cuando los pesos específicos difieren estrechamente o es menor que 1,00, la separación es difícil. Por ejemplo, no existe buena separación entre fluorita (Sp = 3.2) o siderita (Sp = 3.2) desde calcita (Sp = 2.7).
• b) Forma de las Partículas: Las características físicas de las partículas, tales como la forma o tamaño, alteran de alguna forma la conducta de la operación. Es así como partículas de forma plana o tabular pueden ser a menudo separadas de otras de un aspecto más granular, aun cuando tengan el mismo peso específico. Un ejemplo es la separación de mica o vermiculita de su ganga, tales como cuarzo, calcita o feldespato. Estos minerales planos micáceos, debido a su forma, son arrastrados por agua que fluye hacia el exterior del canal y son descargados como colas junto a las lamas. Muchas partículas que presentan forma granular son recuperadas de las lumbreras, destinadas a los materiales pesados antes de que lleguen a la descarga del espiral. Para una separación efectiva de este tipo de mineral, es necesario que antes sean deslamados y que un mínimo de ganga granular de 150 mallas esté presente. Si existe una marcada diferencia entre los tamaños de la ganga y los minerales de valor, su separación es posible, gracias a la acción clasificadora del espiral, aun cuando sea pequeña la diferencia de peso específico.
• c) Rango Granulométrico de Alimentación: Con minerales susceptibles a una concentración gravitacional, para que esta sea eficiente, se obtiene con una alimentación que contenga partículas de minerales pesados entre 8 y 200 mallas. El tamaño de las partículas livianas no es crítico y se puede trabajar hasta 4 mallas Tyler, siempre que no influya en la ley del concentrado. Un deslamado antes de la separación es aconsejable, siempre que no produzca pérdida de minerales de valor. Un espiral puede tolerar hasta un máximo de 5% de lamas (0.030 mm).
• d) Densidad de Pulpa en la Alimentación: La densidad de pulpa, para un buen resultado en la operación, depende del tamaño y del peso específico del sólido. Pulpas con contenido entre un 20 a 30 % de sólido son recomendables como término medio. Sin embargo, se puede operar con un mínimo de 10% sólidos en peso para material fino y lamoso; hasta un máximo de 50% sólido para una alimentación más gruesa. Alimentaciones relativamente diluidas son recomendables para pulpas que contienen una alta proporción de finos de minerales pesados para tamaños finos.
• e) Uso de Reactivos Aglomerantes: El uso de reactivos aglomerantes o de preferencia que afecte más a una sustancia que a otra en una mena, ha tenido resultados de alta eficiencia y economía en la separación de minerales de peso específico muy cercanos o similares. Un ejemplo es la separación de fosfato fino desde arena y otros minerales no deseables. En este caso, las partículas reactivadas y aglomeradas se van a la zona de aguas rápidas de la corriente en el espiral, mientras que la sílice y los minerales pesados son evacuados por las lumbreras como colas. Desafortunadamente, este tipo de experiencias no son posibles de realizar en un circuito cerrado de laboratorio como el nuestro, pues la recirculación de pulpa afecta las partículas.
• f) Capacidad y Razón de Flujo de Pulpa: La capacidad de un espiral varía de 0.5 a 2.5 TPH, dependiendo de las características del mineral tratado. Una razón de alimentación de 1,00 TPH dará resultados satisfactorios, en general, para todos los minerales que pueden ser concentrados. Para una concentración efectiva, se obtendrá para espirales más cargados y con una razón de alimentación constante, sujeta al tamaño y gravedad específica del mineral. Con una alimentación baja puede resultar un concentrado bajo o una recuperación baja, o ambos a la vez. El flujo de pulpa alimentado al espiral depende de las características de la alimentación: con un material grueso se puede operar con una razón de pulpa de 120 LPM; para un mineral cualquiera en término medio, se aconseja de 80 a 95 LPM; para materiales finos se puede operar entre 60 a 70 LPM.
• g) Flujo de Agua: El agua total necesaria para un espiral varía entre 60 y 120 LPM, incluyendo agua para la dilución de la pulpa y entre 10 a 25 LPM como agua clara de lavado.

Concentrador de Cono Reichert

El concentrador de cono Reichert fue desarrollado en Australia a comienzos de los años 60 por Mineral Deposits Ltd. como un preconcentrador de minerales pesados contenidos en arenas de playa. Trabaja en húmedo y tiene una alta capacidad. El elemento básico del concentrador es un cono construido de fibra de vidrio con revestimiento de goma en las zonas de mayor desgaste, midiendo 2 metros de diámetro y con inclinación de 17º. El sistema consiste en un montaje de conos, uno sobre otro, de tal forma que el cono superior queda encajado exactamente sobre el cono inferior. Se construyen conos dobles y conos simples. En los modelos dobles, existe un cono superior y dos conos inferiores sobrepuestos. Este arreglo permite un aumento del área útil de separación dentro de la máquina sin aumentar la altura o la superficie del cono. El cono superior recibe la pulpa de una caja distribuidora existente en su parte superior y la distribuye alrededor de su periferia, alimentando enseguida el (los) cono(s) inferior(es). No hay efecto de concentración en el cono superior, el cual funciona distribuyendo la pulpa homogéneamente para el (los) cono(s) inferior(es).

En el caso de los conos dobles, el cono superior presenta en su periferia un divisor de flujo destinado a distribuir igualmente la pulpa para los dos conos inferiores. El principio de operación es similar al de una canaleta. El flujo de pulpa, entretanto, no es restringido o influenciado por la acción de paredes, lo que generalmente ocurre en las canaletas. Mientras la pulpa fluye hacia el centro del (de los) cono(s) inferior(es), ocurre la separación. Las partículas más densas sedimentan más rápidamente y se desplazan en el fondo del film en dirección al centro, donde son removidas por una abertura anular. Las partículas más livianas son arrastradas por la corriente y fluyen sobre la abertura, siendo colectadas por un tubo central. La eficiencia de este proceso es relativamente pequeña y para obtener una buena separación, la operación debe ser repetida varias veces, repasándose el concentrado en otros conos. Se pueden usar varios arreglos de conos simples y dobles. Generalmente, los conos dobles operan en una etapa primaria y sus concentrados son sometidos a las etapas de limpieza en conos simples. Se pueden también tratar los concentrados de los conos simples para su purificación final en canaletas estranguladas. Estas canaletas (en un número de seis) son arregladas en forma radial debajo de los últimos conos simples. Próximo a la extremidad inferior de estas canaletas, existen aberturas destinadas a recoger del film la parte de los minerales pesados. Los relaves de estas canaletas deben ser recirculados y los concentrados son reunidos en un único producto que es el concentrado final.

Características Operacionales de los Conos Reichert

• a) Alta capacidad: Funcionan normalmente con 65 a 90 ton/h de sólidos y, en casos excepcionales, con 40 a 100 ton/h. Operan con pulpas de 55 % a 70 % de sólidos.
• b) Consumo de agua: El consumo de agua en una planta depende de la ley de la mena a ser tratada. Menas conteniendo alto porcentaje de minerales pesados requieren porcentajes de sólidos más bajos y, consecuentemente, demandan mayores volúmenes de agua. La cantidad de agua varía de 20 a 35 m³/h.
• c) Tamaño de partícula: Los conos aceptan partículas de hasta 3 mm, a pesar de que los tamaños óptimos superiores deban ser entre 0,5 y 0,6 mm, y los inferiores entre 0,04 y 0,05 mm. En casos excepcionales, se puede obtener una buena concentración con partículas de hasta 0,02 mm. La presencia de lamas en la alimentación aumenta la viscosidad de la pulpa, retardando la separación y reduciendo la eficiencia. En el caso de altos porcentajes de lamas, se puede utilizar un ciclón deslamador antes de los conos.

Aplicaciones de los Conos Reichert

• a) Concentración de minerales pesados de arenas de playas de bajas leyes.
• b) Concentración de minerales de hierro.
• c) Concentración de minerales de estaño.
• d) Recuperación de minerales pesados (uranio y zirconio) de los relaves de flotación de mena.

Preguntas Frecuentes sobre Concentración Gravitacional

1. Ecuación de Stokes y su Aplicación en Concentración Gravitacional

El volumen y la superficie proyectada de una esfera están dados por: [Fórmula o referencia a fórmula]. Reemplazando estos valores, se obtiene la siguiente expresión general para la velocidad terminal de sedimentación: [Fórmula o referencia a fórmula]. A partir de la expresión anterior pueden derivarse casos particulares. Para el Régimen de Stokes, se reemplaza la relación (10) en la expresión anterior y, recordando que el número de Reynolds está dado por: [Fórmula o referencia a fórmula], se obtiene la conocida expresión de Stokes para la sedimentación de esferas: [Fórmula o referencia a fórmula].

a) Uniformidad del Tamaño de Partícula en la Alimentación

Cuando sedimentan partículas de tamaño similar pero de distintas densidades, las partículas más densas adquieren una mayor velocidad terminal de sedimentación. Es necesario uniformar el tamaño para eliminar las lamas existentes y optimizar la separación.

b) Deslamado de la Alimentación en Medios Densos

Cuando sedimentan partículas de densidades similares, las partículas de mayor tamaño adquieren una velocidad terminal de sedimentación considerablemente mayor. Los finos disminuyen la densidad del medio y, en el caso de partículas muy finas, afectan considerablemente la viscosidad del fluido, disminuyendo la eficiencia del proceso. Por ello, es necesario deslamar la alimentación.

2. Tecnología de Sedimentación por Medios Densos

a) Principios de Operación

La separación por medios densos consiste en introducir la mezcla de partículas a separar en un fluido cuya densidad tiene un valor intermedio entre los pesos específicos de los materiales que se desean separar. Las partículas de mayor peso específico se hundirán y sedimentarán hacia el fondo; en cambio, las partículas cuyo peso específico es menor se mantendrán en la superficie del fluido, desde donde pueden ser evacuadas. La condición es: ρ_pesado > ρ_fluido > ρ_liviano.

b) Tipos y Características de los Medios Utilizados

• Líquidos orgánicos: Tóxicos, inflamables y de alto costo.
• Soluciones salinas: Comportamiento corrosivo.
• Suspensiones de sólidos de alta densidad: (Ferrosilicio 15% Si; precio razonable, no tóxico, no corrosivo, fácil de operar).

c) Campo de Uso y Aplicación

Uno de sus usos más conocidos es para el lavado de carbón y el tratamiento de manganeso.

3. Tecnología de Mesas de Sacudimiento (Mesas Vibratorias)

a) Principios de Operación

Consiste en una cubierta ligeramente inclinada que vibra longitudinalmente por la acción de un mecanismo que le imprime una carrera lenta hacia adelante y un retorno rápido a su posición inicial. La superficie de la mesa tiene dispuestos unos riffles y está recubierta de un material de alto coeficiente de fricción. El mineral de alimentación, con porcentajes en sólido del orden de 25 %, se distribuye a través de una caja dispuesta en el extremo, y a través de todo el borde longitudinal restante se adiciona agua de lavado. Las partículas de mineral pesado sedimentan y quedan atrapadas en el espacio entre los listones y, debido al sacudimiento, avanzan en dirección a la descarga. (Las partículas gruesas requieren carreras largas y baja frecuencia, y las partículas finas requieren carreras cortas y mayor frecuencia).

b) Campo de Uso y Aplicación

Es usado principalmente en la industria del oro y también se utiliza normalmente en operaciones de limpieza de concentrados.

c) Variables Operacionales

• Peso específico.
• Disposición de los listones.
• Capacidad.
• Largo de la carrera y frecuencia del golpe.
• Consumo de agua.

Cinética de Flotación y Variables Operacionales

Influencia de Variables en la Velocidad Específica de Flotación

a) Tamaño de Partícula

Desde el punto de vista de la cinética del proceso, las partículas del mineral útil tendrán una conducta diferente de acuerdo a su tamaño. Las partículas gruesas flotan deficientemente porque el fenómeno que hace ascender a los pares partícula-burbuja es su menor densidad relativa respecto del fluido, y esta diferencia disminuirá al aumentar el tamaño de la partícula. Por otra parte, las partículas pequeñas flotan deficientemente porque deben adquirir la energía cinética suficiente para vencer las resistencias asociadas a la adhesión (la cadena del colector se encuentra adsorbida una capa de agua, la cual es necesario vencer para la unión).

b) Densidad de Pulpa de Flotación

Al aumentar el Cp en la celda, se produce un aumento en la velocidad de flotación porque la probabilidad de colisión depende del número de partículas y burbujas presentes en la celda. Sin embargo, al aumentar la concentración por sobre un cierto nivel, esta velocidad disminuye drásticamente, lo que puede explicarse por un aumento de viscosidad en la pulpa que dificulta la levitación y que hace más frecuente el rompimiento de los pares partícula-burbuja.

c) Concentración de Colector

La dosificación de colector, por sobre un cierto nivel mínimo y en un rango relativamente amplio, no permite apreciar diferencias cinéticas significativas. En todo caso, es conveniente señalar que un exceso de colector puede deteriorar la respuesta del sistema. En cuanto al espumante, de acuerdo a su naturaleza y dosificación, pueden apreciarse sinergias significativas.

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