Concentracion Gravimetrica

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL

ING. MET M ETALURGICA ALURGICA Y DE CONCENTRACION GRAVIMETRICA

CÁTEDRA

: CONCENTRACION DE MINERALES II

CATEDRÁTICO

: ING. HECTOR BUENO Bullon

ALUMNO(A) AL

: : : : : : : :

CURASMA VILLALAVA VILLALAVA Rody Willi!" Will i!" RO#AS LLANCO Ru""$l %UI&ONES NIETO #o"u$ CCENTE GARCIA H$n'y LLACA CHURAMI Ronldi CORILLOCLLA ROMERO Nil" CHO%UELAHU CARHUAMACA H$'*$'+ VELAS%UE RAMOS Roy$' UNCP

1


: SOLANO TORRES M', : -LORES BONI-ACIO Oli$' : #ANAMA MENDOA #/on+ SEMESTRE

:

VI

Huancayo – Perú 2014

CONCENTRACIÒN GRAVIMETRICA EN ESPIRALES UNCP

2


CONTENIDO

Capítulo 1 RESUMEN: …………………………………………………………….. Capítulo 2 INTRODUCCIÓN: ……………………………………………………… Capítulo  CARACTERI!ACION DE LA MUESTRA: ………………………….. L"#"$ M%&"'alo(ía P'"pa'a)%*& Capítulo + DESARROLLO E,PERIMENTAL: ………………………………….. Capítulo - DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECIICA:…………… Capítulo / PRUE0AS DE MOLIENDA0ILIDAD: ………………………………. Capítulo  PRUE0AS DE CONCENTRACION: ……………………………….. Capítulo  DISCUSIONES:……………………………………………………….. UNCP

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Capítulo 3 CONCLUSIONES 4 RECOMENDACIONES:……………………... Capítulo 15 APENDICES: …………………………………………. Capítulo 11 ANE,OS: ………………………………………………

Capítulo 1 RESUMEN: Capítulo 2 INTRUDUCCION: El principio de la concentración en Espiral Humphrey está basado a través de un flujo laminar, en el hecho que una partícula se desliza en un canal circular a través de una corriente de fluido (aua!, está sujeta por lo menos a cuatro fuerzas a saber" 1. Fuerza gravitacional 2. Fuerza centrífuga 3. Empuje del líquido 4. Roce contra el fondo del canal.

#uando la pulpa corre hacia abajo por el canal en espiral de sección semi circular cada partícula está sujeta a la fuerza centrífua tanencial al cauce$ Esta fuerza es directamente proporcional al radio en donde está ubicada la partícula$ %a fuerza centrífua empuja al líquido hacia la periferia de la espiral hasta que la corriente de la pulpa alcanza el equilibrio entre la fuerza centrífua y la de ravedad$ En tal caso la velocidad del flujo a través de la espiral decrece con la profundidad, siendo má&ima en la superficie del líquido y tendiendo a cero hacia el fondo$ Esta disminución proporcional de la aceleración es mayor en la cercanía del contacto pulpa ' superficie del canal, formando sobre él una película de fluido retardado por UNCP

4


el roce$ icho efecto hace disminuir la fuerza centrífua y las partículas decantadas en el fondo son llevadas hacia el interior del canal, mientras que las más livianas son arrastradas hacia la superficie$ En resumen, la fuerza resultante que lleva la partícula pesada hacia el interior del canal es la resultante de las cuatro fuerzas nombradas con anterioridad$

Va'%a6l"$ op"'at%7a$" 

Alimentación



orcentaje de !ólido



"ranulometría de alimentación



#olumen m$%imo de pulpa

MARCO TEORICO 1.80REVE RESE9A ISTORICA Es muy antiua la e&istencia del procedimiento de la concentración por espirales, así como de la flotación$ %os eipcios del tiempo de las pirámides, utilizaban las torres de concentración de espirales de ruesas piedras de forma tronco'cónicas en la concentración de minerales de esta)o, oro y cobre$ Estas torres e&isten a*n, y se llaman +urahes-$ .e conocen estas torres en el /frica, en el cercano 0riente y en la 1udea$ Hasta hace poco se suponía que eran fortalezas, pero su disposición en relación a los accidentes eoráficos no confirma dicho criterio$ En los comienzos del presente silo encontraremos que los belas habrían utilizado ya los espirales metálicos, para la separación de los esquistos de los carbones antracitosos$ 2a en el presente silo es sabido que los espirales se han utilizado para fines industriales$ 3ichards en su te&to de tratamiento de minerales con fecha del a)o de 4567 e&plica un procedimiento de selección de carbón de piedra con espiral$ Estos seleccionadores o separadores espirales hacen uso fundamentalmente de varias diferencias, respecto a las propiedades entre el carbón y las impurezas que le acompa)an tales como conlomerados de lodo, arcilla o principalmente de pizarras, las cuales afectan el movimiento de caída en un plano inclinado$ %a pizarra tiene un alto coeficiente de deslizamiento y un elevado peso específico en relación al carbón también tienden a romperse en piezas planas a lo que las del UNCP

5


carbón se cubican$ El efecto combinado de estas diferencias es que las partículas de carbón durante su caída adquiere mucha mayor velocidad que las de pizarra, el caso es que las partículas de carbón son más elásticas, poco fráiles que la pizarra, puede considerarse además en la diferencia de la velocidad el hecho que las partículas de carbón ruedan y saltan mientras que las de pizarra se deslizan$ #onsiderando las propiedades descritas se ha se)alado el artefacto denominado Espiral 8ardee, esta espiral realiza tres tareas fundamentales" a! 9limentación b! .elección o .eparación c! #olección$ %a alimentación se realiza en la parte superior 9 de tres canales helicoidales interiores e inmediatamente tan pronto el material seco comienza a ser, en : se produce una clasificación natural en capas por orden de densidad, al fondo la pizarra y en la superficie el carbón$ Este *ltimo adquiere al seuir el canal espiral una mayor aceleración centrifua que lo impuse al e&terior y encima del borde de la espiral de separación a la espiral e&terior colectora del carbón limpio $;ientras tanto la acción de la fuerza centrífua que actuó sobre las partículas de pizarra ha sido insuficiente para llevarlos arriba y encima de los bordes del canal$ El carbón y los desechos se recoen separadamente en la parte inferior e&terna #, y las internas <$

UNCP

6


En 45=> ?$:$Humpreys creo en enver, EE$@@$ un nuevo modelo de espiral, haciendo modificaciones fundamentalmente del anterior que utilizo por primera vez en la concentración ravimétrica de la cromita de las arenas cromiferas depositadas en las antiuas playas de 0reón$

esde la fecha arriba citada hasta el presente ha sido aplicado proresivamente en un mayor n*mero de minerales$ .u campo de acción comprende tanto minerales metálicos y no metálicos, incluyendo el lavado de carbón$ %os minerales que han sido concentrados por estas espirales verticales son" cromita, rutilo, ilmenita, zircón, monacita, estaurodita, baritina, alena, pirita, fosfatos, hemetita, maquetita, micas, molibdenita, Aolframita, cobre nativo, schelita y columbita$ El principio básico se ha mantenido hasta la actualidad, pero con evoluciones considerables en cuanto al dise)o y técnicas de fabricación$ %os materiales de construcción empleados han evolucionado desde la madera y hierro fundido hasta el poliéster reforzado con fibra de vidrio, pasando por aleaciones, hormión, oma, etc$ 9ctualmente, la mayoría de los fabricantes construyen en poliéster reforzado con fibra de vidrio, con recubrimientos de poliuretanoo oma, y este relativamente sencillo proceso de fabricación ha sido uno de los UNCP

7


motivos del rápido avance en el dise)o de estos separadores$ %os mayores avances en el dise)o han incidido en el perfil y paso de la espiral$ El campo de aplicación se ha e&pandido principalmente, debido al desarrollo de espirales en las cuales el paso y el perfil cambian a lo laro de su lonitud$

2.8 DEINICION El concentrador de espiral consiste en una canaleta helicoidal con cuatro a siete vueltas$ .u funcionamiento puede ser comparado con el de una batea cónica, donde las partículas livianas se mueven por la acción del aua hacia el borde y las partículas pesadas se concentran en el centro$ .e puede considerar al concentrador de espiral como una serie de bateas superpuestas y conectadas$ @n concentrador de espiral, también conocido como espiral Humphreys, consiste básicamente en una o más artesas (trouhs! de sección semicircular que describen una trayectoria helicoidal vertical alrededor de una columna central que sirve de soporte$

UNCP

8


%as partículas más pesadas se re*nen en el fondo, donde la fricción y el lastre act*an para aminorar la velocidad del material$ ebido a la forma de espiral del lecho de la canaleta, las fuerzas centrífuas en la pulpa llevan al material más liviano hacia afuera, hacia el borde de la espiral, mientras que el material pesado permanece adentro$ 9l final de las espirales modernas, los cortadores dividen el producto en cuatro diferentes fracciones" concentrados, mi&tos, colas y aua$ E&isten tipos específicos de espirales, utilizados para la limpieza realizada en una etapa posterior sobre los concentrados enriquecidos o sobre las caras con alto contenido de minerales pesados (las espirales de mediano rado y de alto rado tienen más salidas para los concentrados, pero muy raramente son utilizadas en el procesamiento de oro!$ %a forma helicoidal hace posible la combinación de varias espirales en una sola columna (duple&, triple&!$ %as espirales pueden ser utilizadas para una variación de tama)o de rano desde 6 mm hasta apro&$ >B mm$
UNCP

9


que la mayor parte del aua, junto con las partículas ultra finas, se e&trae separadamente$ %as espirales no requieren de impulsión motriz, requieren poco mantenimiento, también son resistentes al desaste mecánico y cada unidad puede tratar hasta 6 tDh, requieren poco espacio y son fáciles de operar$ En comparación con las mesas vibradoras y con los concentradores centrífuos, las espirales son sinificativamente más económicas$

ESTIMACIÓN DEL GRADO
onde" ∆ p ; iferencia de densidad, p ; densidad relativa de la partícula$ .e*n el valor de ∆ p tendremos la siuiente tabla"

.8 CARACTERISTICAS DE LAS ESPIRALES  %a concentración en espirales puede realizarse por etapas, en eneral una etapa de desbaste es seuida de etapas de limpieza$ En el caso de menas metálicas, normalmente se retira un relave final en la etapa de desbaste, mientras que, un pre'concentrado pasa a la etapa de limpieza$  %a espiral consiste de un canal helicoidal cilíndrico con sección transversal semicircular modificada$ En la parte superior e&iste una caja destinada a UNCP

10


recibir la alimentación en forma de pulpa$ 9 medida que ella se escurre, las partículas más pesadas se encuentran en una faja a lo laro del lado interno del flujo de la pulpa y son removidas por aberturas localizadas en la parte más baja de su sección transversal$ En las espirales Humphrey e&isten dos aberturas para cada vuelta de la espiral$ Estas aberturas están provistas de un dispositivo que permite uiar los minerales pesados para obtener la separación deseada, a través de una reulación conveniente$ #ada abertura es conectada a un tubo colector central, a través de manueras de tal forma que se juntan los materiales recoidos en las diferentes aberturas en un *nico producto$ En el e&tremo inferior del canal e&iste una caja destinada a recoer los minerales livianos que no son recoidos por las aberturas$

+.8PRINCIPIO DE UNCIONAMIENTO.

%a pulpa es introducida en la parte superior de la espiral, sobre el canal semicircular, a través de un distribuidor de alimentación e inmediatamente la pulpa es sometida a una fuerza centrífua enerada racias a la eometría de la espiral$ %as partículas más lieras son llevadas más rápidamente por el empuje de la lámina fluyente, alcanzando una mayor velocidad tanencial que facilitará su ascenso hacia la periferia de la artesa mientras que las partículas más pesadas serán diriidas hacia la zona pró&ima de la columna central, como consecuencia de su menor velocidad tanencial facilitada por una menor velocidad del flujo de aua debido a la fricción con la superficie (se*n ;itchell!$ .e*n aart el movimiento helicoidal que adquiere la pulpa en su bajada, hará que las partículas más pesadas se dirijan a la zona interna por saltación mientras que las partículas más lieras se diriirán a la zona e&terna por suspensión$

UNCP

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#arpco (fabricante que comercializa las espirales Humphreys desde 45FF! presenta las siuientes reiones sobre la sección transversal de la artesa"

R"(%*& 1: Esta reión de aua elevada consiste principalmente de aua y UNCP

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$ R"(%*& : Esta reión es considerada la reión superior con una velocidad muy alta de pulpa$ El aua en esta reión se mueve en sentido horario y la mayor parte de la separación tiene luar en ella$ %as partículas más densas sedimentan en el fondo de la artesa y caminan hacia la reión 7$ 9l mismo tiempo, las partículas menos densas son suspendidas en la alta velocidad del aua y son llevadas a la reión 6$ R"(%*& +: Esta peque)a reión es donde las reiones > y 7 se solapan$ .irve como punto de referencia para los operadores de espirales$ R"(%*& -: Es la reión donde se concentran las partículas de mayor densidad$ %as partículas menos densas de esta reión se dirien hacia la parte alta la capa de pulpa y entonces son llevadas lejos por el aua que fluye sobre la superficie de la capa de pulpa$ Este lavado se mejora con la introducción de aua de lavado a través de la reión G$ R"(%*& /: .obre los modelos de espiral tipo +AashAater-, se a)ade un aua adicional para lavar las partículas menos densas antes de que las partículas densas sean recolectadas en el orificio de concentrados$

-.8PAR
%a capacidad de tratamiento de sólidos por espiral varía de B,7 a 6,7 tonDh, la tasa más utilizada es de 4,7 tonDh$ El flujo de pulpa de la alimentación depende de las características de la menas$
IEl consumo de aua para cada espiral, incluyendo el aua de lavado varía de 7B a 44B %Dmin$ Esta aua es normalmente recuperada y

UNCP

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recirculada$ En el caso de las espirales de retiradas limitadas, el aua de lavado ha sido reducida e incluso en ciertos casos ha sido eliminada$  PORCENTA=E DE SÓLIDOS$

IEl porcentaje de sólidos es de 6B a >BJ, pulpas conteniendo sólidos de ranulometría ruesa, pueden tener hasta 7BJ de sólidos$

EECTO DEL PÓRCENTA=E DE SÓLIDOS EN EL RENDIMIENTO DE UNA ESPIRAL

GRANULOMETR>A DE ALIMENTACIÓN.

I%os límites ranulométricos de los minerales pesados contenidos en la pulpa pueden variar hasta = mallas$ #uanto más amplio es el rano ranulométrico, menor será la eficiencia de concentración$ %a eficiencia de las espirales normalmente disminuye para ranulometrías menores a 6BB mallas$ PESOS ESPEC>ICOS DE LOS MINERALES A SEPARAR.

I%a diferencia de pesos específicos entre los minerales *tiles y los minerales de ana deben ser siempre mayores que 4,B para obtener una concentración adecuada$ %a eficiencia de las espirales crece con el aumento de los pesos específicos de los minerales pesados$ UNCP

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ORMA O TAMA9OS DE LAS PART>CULAS.

I
RECUPERACIÓN VS TAMA9O EN CONCENTRACIÓN ESPIRALES

/.8CLASIICACION %as espirales se dividen en dos tipos" espirales de m*ltiples retiradas y espirales de retiradas limitadas$ ESPIRALES DE M?LTIPLES RETIRADAS %a espiral oriinal Humphrey presenta cinco vueltas completas de hélice, la cual es un conducto helicoidal conectado a una columna central que sirve también para la descara del concentrado$ .e fabrican en sementos de 46BK (> sementos forman una vuelta!$ .e construyen en fierro fundido (con o sin revestimiento de oma! y en fibra de vidrio (con revestimiento de oma$ .e entrean en hélices simples o dobles, en ese caso se acoplan en 4FBKen torno a la columna central$

UNCP

15


ESPIRALES

DE

RETIRADAS LIMITADAS %a tecnoloía se inclina a la construcción de espirales con menos puntos de retiradas del concentrado, varias con un *nico punto, en el fondo de la hélice$ ambién el aua de lavado ha sido reducida e incluso en alunos casos ha sido eliminada$ Estas espirales han sido fabricadas por la 3eichert, LicMers, Natal, .paro, etc$ En la @nión .oviética han sido proyectadas espirales de hasta 6 metros de diámetro$

.8 CIRCUITO DE CONCENTRACIÓN CON ESPIRALES

UNCP

16


.8LO@SET

UNCP

17


UNCP

18


3.8APLICACIONES %as espirales se aplican de la siuiente forma"  !$ con la cual se calculo los pesos respectivos para cada muestra con una ley de 6J, obteniendo para la alena 4>6,> y para el silicio =FG,$ El siundo paso fue separar la muestra mediante un cuartiador en cantidades proporcioneles que es de 4M, de donde cada porción de muestra se empleo en el análisis respectivo, como, 4M se utilizo e&clusivamente para la prueba de ravedad especifica, y otros >M para la prueba de moliendabilidad, y un Miloramo se uardo como muestra de testio$ ercero$' con la muestra que se utilizo en molienda se realizo la prueba de concentración por espirales a ranolumetrias diferentes$

Capítulo - DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECIICA: UNCP

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GRAVEDAD ESPEC>ICA %a ravedad específica del mineral se determina en el laboratorio para ello utilizaremos el método de la fiola, donde primero se debe pasar por una malla Q 4B, lueo homoenizar la muestra y pesar en tres porciones de 6B, >B y =B de cada mineral sintético como el plomo, cuarzo y composito respectivamente$ #9%#@%0." @tilizamos la siuiente fórmula para calcular sus respectivas ravedades de la muestra" G=

• • •

m ( m + Fh − Fp )

m P peso de muestra seco 8h P peso de fiola R aua 8p P peso de fiola R aua R mineral

MUESTRA DE PbS PRUEBA 1 2 

m

Fh

Fp

G,g/cc

20 30 40

84.8 84.8 84.8

101.8 110.2 118.6

6.67 6.52 6.45 6.55

MUESTRA DE SiO2 PRUEBA 1 2 

m

Fh

Fp

G,g/cc

20 30 40

84.8 84.8 84.8

97.5 103.8 110.1

2.74 2.73 2.72 2.73

MUESTRA DEL COMPOSITO PRUEBA 1 2 

M

Fh

Fp

G,g/cc

20 30 40

84.8 84.8 84.8

97.6 104 110.5

2.78 2.78 2.80 2.78 UNCP

20


 En conclusión" G! E"PERIMENTAL# M$!%&'(

E%p!c)!

G!

PbS Me! SiO2 "!#! C$%&'(i) *$%&'(i) $ $

6.55 2.73 2.78

 #alculando el criterio de concentración"

C c =

G P− Dl G L − Dl

C c =

S

C c ≥ 2,5

6.55 −1 2.73 −1

C c =3.21

 @na vez calculado su ravedad especifica y el criterio de concentración para cada especie, se determina sus pesos" w c =w PbS + w SiO 2 … … … .. ( I )

•

•

•

Wc= peso de lamuestrao composito WPbS = peso de la galena

WSiO 2= peso del silicio

w c =5000 g Ley c =2.0 Pb w m=w PbS + w SiO 2 UNCP

21


5000 g = ! + y

#alculando N e 2 #on la fórmula de contenido metálico$ C" ( Pb )=

5000 # 2.0 100

=100 gPb

E%&!*$)+m!&'( P2 S 2 P-S 20 239 207

# 100 =115.46 gPbS

5000 g −115.46 g =4884.54 gSiO2

AN
E%p!c)!

Me!

PbS

"!#! SiO2 C$%&$(i) C$%&$(i) $ $

g

115.46 4884.5 4 5000

G! T!+')c Ep!')m! + &(3

7.5

6.55

2.65

2.73

OBSERVACIONES

P+e(e*i! ,e *-!+$ P+e(e*i! ,e /!SO4  "e4.5

2.78

2. RECALCULO E"PERIMENTAL UNCP

22


Re**-$ M$!%&'(

Pe($ "

"e

V

2.1 6.55 Me! 0.40 2.73 "!#! C$%&$(i)$ 100 2.77 R$$ D!)$( ,e e)+!,! A- D!)$( *!*-!,$(

Le Pb

CM# Pb

2

2

0.35 35.78 36.14

E%&!*$)+m!&'( P2 S 2 P-S 20 w c =w PbS + w SiO2 Ley c =2.0 Pb w PbS=

( ) 239

207

# 2=2.31 g w SiO2 =100−2.31 =97.69 g

. CALCULO TEORICO

Re**-$ M$!%&'(

Me!

Pe( $ # 2. 1 0. 40

"!#! C$%&$(i)$ 100 R$$ D!)$( ,e e)+!,! A- D!)$( *!*-!,$(

"e

V

7.5

0.31

2.65 2.69

36.86 37.17

Le Pb

CM# Pb

2

2

P'!c)%)5 6! m$!%&'!+ 7 c83c$3+%# 9.:

UNCP

23


( )

Pure$a PbS =

6.55 7.5

# 100=87.33

;.COMPARACION DE RESULTADOS G! E%p!c)! T!5')c Ep!')m!& + (3

PbS SiO2 *$%&(i)$

7.5 2.65 2.75

6.55 2.73 2.78 9 

7.5 6.55

4 < ;

#+!:e,!, e(&e*i;*! #<**

2.73 2.65



2.78 2.75

2

G! T!+ ')c+

1

G! Ep!')m!&( 3



%-e()+! ,e e()-,i$

<. RECALCULO DE PESOS P!% + G! M$!%&' E%p!c) ( ! Ep!')m! G &(3

Me!

PbS

132. 3 4867 .7

"!#! SiO2 C$%&$( *$%&$( i)$ i)$ 5000 A- D!)$( *!*-!,$(

6.55 2.73

OBSERVACIONES

P+e(e*i! ,e *-!+$ P+e(e*i! ,e /!SO4  "e 4.5

2.78

UNCP

24


%ase =5000 g

w PbS=

( ) = ( ) 2.31

# 5000 115.5 g PbS

100

w PbS & '()L

=

115.5

0.8733

132.3 g PbS

=

w SiO2, '()L=5000 −132.3= 4867.7 g PbS

Capítulo / PRUE0AS DE MOLIENDA0ILIDAD: %a prueba de molienda se realiza para calcular un tiempo optimo de molienda y una ranulometría adecuada con el fin de apresiar las concentaciones y recuperaciones que se optendran en la prueba de concentración por espirales$
M$!%&'(

1 2 3 T$)!

P!%+ g 1000 1000 1000

PRUEBAS DE MOLIENDA P!%+% 6! 3(% T)!mp+ m(33( M)m 2 =2 3 430.8 569.2 6 281.3 718.7 9 154.3 845.7

: m(33( 2 =2 43.08 56.92 28.13 71.87 15.43 84.57

UNCP

25


TIEMPO DE MOLIENDA 90 80 70 60 50 >:?=2 T73!' 40 30 20 10 0 2

=> ? 4.61> @ 43.47 R ? 1

Lie!+ 

3

4

5

6

7

8

9

10

m)$&+%

Capítulo  PRUE0AS DE CONCENTRACION:
Capítulo  DISCUSION DE RESULTADOS: %os resultados obtenidos laboratorio$

son de concentrar por el espiral Humphrey de

UNCP

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Capítulo 3 CONCLUCIONES 4 RECOMENDACIONES:

Capítulo 15 APENDICES: Capítulo 11 ANE,OS:

UNCP

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UNCP

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Concentracion Gravimetrica

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