UNI VERSI VERSI DAD DE SANTI SANTI AGO DE CHI LE FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAM DEPARTAM ENTO DE I NGENIERI A EN MI NAS LA BORATORI O DE PROCESOS PROCESOS DE CONCENTRACION CONCENTRACION
Laboratorio Nº 3 Concentración Gravitacional
Profesor asignatura:
Sergio Acevedo Ayudante de asignatura: asignatura:
Alejandra Martínez Diego Marambio Asignatura: Asignatura:
Procesos de Concentración Integrantes:
Pedro Astudillo Andrés Muñoz Andrés Sánchez
Santiago, 25 de Octubre de 2012
Resumen Ejecutivo El presente informe informe corresponde al tercer laboratorio de Concentración de Minerales
de la
Universidad de Santiago de Chile, el cual tiene como objetivo general determinar mediante separación gravitacional la ley de magnetita de las arenas del Río Lampa, con el uso de una mesa basculante y variando el caudal de agua. Como también determinar el ángulo óptimo de trabajo y el caudal optimo para obtener la mayor cantidad de concentrado de magnetita. Para eso se tamizo material bajo la malla #35 para obtener 3 muestras de 100 g cada una. Luego se determino un caudal de trabajo, el que fue inicialmente de 1000 cc (que después varió). Para cada caudal se hizo variar el ángulo de la mesa basculante, en este caso, se empleó el ángulo de 10° inicialmente, luego se cambió el ángulo. Luego se distribuyo el material sobre la superficie de la mesa basculante inclinada (procurando que las “cuñas” estén dispuestas de tal forma que la magnetita quede retenida). Se dejo fluir el
agua, al caudal determinado, para que el material escurra por la mesa y al otro extremo se deposite el material húmedo en una malla #200. (Relave). Se dispuso la muestra húmeda resultante en un diario y se rotulo para que posteriormente sea secado en el horno durante 24 horas. Con los datos obtenidos en la experiencia, se puede concluir que la recuperación en la concentración gravimétrica depende tanto del ángulo de inclinación de la mesa como del caudal de agua. En esta experiencia, a menor ángulo se obtuvieron mejores recuperaciones, alcanzando el 74,3% del mineral contenido en la muestra, mientras que a mayor caudal se aprecia una disminución en la recuperación. Esta variación que se produce, además del comportamiento de las recuperaciones a distintos ángulos y caudales, permite concluir que para c ada ángulo existe un caudal que permite una mayor recuperación, y que a mayor caudal menor será este ángulo.
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Índice Introducción……………………………………………………………………2
Objetivos.............. Objetivos......................... ......................... ......................... ........................ ......................... ......................... ....................3 .......3 Marco teorico.................. teorico................................ ......................... ........................ ......................... ......................... ....................4 .......4 Procedimiento........ Procedimiento................... ......................... ......................... ........................ ......................... ......................... ..................8 .....8 Análisis de de r esultados………………………………………………………..9 esultados………………………………………………………..9 Conclusion es …………………………………………………………….. .....11 Bibliografía........... Bibliografía...................... ......................... ......................... ........................ ......................... ......................... ....................11 .......11 Anexos
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1. Introducción Los métodos de separación por gravedad (concentración gravitacional) se usan para tratar una gran variedad de materiales, que varían desde los sulfuros sulfuros metálicos pesados como la galena hasta el carbón, en algunos algunos casos con tamaños de partículas partículas inferiores a
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micrones.
Los métodos de separación gravitacional perdieron importancia en la primera mitad del siglo debido al desarrollo del proceso proceso de flotación en espuma. Sin embargo, la separación por gravedad ha tenido avances muy significativos en los últimos años incrementándose su aplicación notoriamente. Este tipo tipo de separación permanece como el principal método de concentración para menas de oro, estaño y otros minerales de alto peso específico.
Los métodos de concentración gravitacional gravitacional cuando pueden ser aplicados son preferidos en relación a los procesos de flotación debido a que los costos favorecen su uso y además son menos contaminantes del medio ambiente. Los minerales que se liberan con tamaño tamaño superior a las dimensiones dimensiones aceptadas en el proceso de flotación se pueden pueden concentrar aún más económicamente económicamente usando los métodos gravitacionales.
El presente informe trata de un estudio de las arenas del río Lampa, centrándose en el contenido de magnetita. Donde se procederá a determinar la concentración de magnetita mediante separación gravitacional, utilizando una mesa basculante y variando caudales y ángulos de inclinación de dicha mesa.
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2. Objetivos Objetivo General
Determinar la ley de Hierro contenida en mineral de magnetita mediante método de concentración gravitacional.
Objetivos específicos
Determinar a qué ángulo la mesa basculante presenta mejor recuperación.
Determinar a qué caudal la mesa basculante presenta mejor recuperación. recuperación .
Obtener la recuperación para cada ángulo y para cada caudal utilizado.
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3. Marco Teórico Concentración Gravimétrica Los métodos de separación gravitacional se usan para tratar una gran variedad de materiales, que varían desde los sulfuros metálicos pesados como galena hasta carbón, siendo en algunos casos tamaños de partículas inferiores a 5 µm. Los procedimientos de concentración por gravedad utiliza el efecto combinado de la masa, volumen y forma de las partículas para obtener trayectorias de partículas diferentes en un medio fluido, estático o en movimiento. El fundamento del proceso gravitacional es la diferencia de densidad entre los minerales a separar. En general, mientras mayor es la diferencia de densidad entre 2 minerales, más efectiva es su separación. La concentración gravitacional tiene 2 objetivos: 1. Separar minerales de la misma densidad por tamaño (clasificación) 2. Separar minerales de distintas densidades (concentración) Los métodos de separación gravitacional se agrupan en 3 categorías: a ) Separación por medios densos : en el cual las partículas se sumergen en un baño que contiene un fluido de densidad intermedia, de tal manera que algunas partículas floten y otras se hundan b ) Separación por corrientes verticales:
se aprovechan las diferencias entre
velocidades de sedimentación de partículas pesadas y livianas. c)
Separación en corrientes superficiales de agua o “clasificación en lámina
delgada”: corresponde al caso de las mesas concentradoras y los separadores de espiral. Cuantas más pequeñas son las partículas, más fuertes son, con relación a la gravedad, las fuerzas hidráulicas y de viscosidad, por lo cual el rendimiento de la separación por gravedad decrece bruscamente en los intervalos de tamaño fino. Para superar estos problemas en los últimos años se han desarrollado equipos de concentración basados en la fuerza centrifuga, los cuales permiten que la separación de las partículas finas tenga lugar en un campo de concentración de varias G. Entre estos
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equipos centrífugos se destacan los concentradores Knelson, Falcon, el jig centrífugo Kelsey y el concentrador Multi-Gravity Separator (MGS) Fuerza de rozamiento o fuerza de fricción Corresponde a la fuerza entre dos superficies en contacto, a aquella que se opone al movimiento entre ambas superficies (fuerza de fricción dinámica) o a la fuerza que se opone al inicio del movimiento (fuerza de fricción estática). Se genera debido a las imperfecciones, mayormente microscópicas, entre las superficies en contacto. Estas imperfecciones hacen que la fuerza perpendicular R entre ambas superficies no lo sea perfectamente, si no que forme un ángulo φ con la normal N (el ángulo de rozamiento). Por tanto, la fuerza resultante se compone de la fuerza normal N (perpendicular a las superficies en contacto) y de la fuerza de rozamiento F, paralela a las superficies en contacto.
Caudal La definición de caudal, se aplica tanto para agua como para cualquier fluido. El caudal es la cantidad de fluido que pasa en una unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa que pasa por un área dada en la unidad de tiempo.
Método para determinar el caudal en un recipiente conocido:
Para medir caudales de hasta 20 cc/s aproximadamente. Se necesita de los siguientes instrumentos: - Cilindro con volumen conocido - Reloj con cronómetro
Procedimiento: Procedimient o: Llenar el cilindro con agua y luego tomar el tiempo que tarda en llenarse.
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Las mesas concentradoras son aparatos de concentración gravimétrica con flujo laminar sobre una superficie inclinada. Aquí se habla principalmente de los tipos con movimiento longitudinal vibratorio, donde las partículas de mineral se diferencian formando bandas en abanico (cejas), según su peso específico (y la granulometría). Otros tipos de mesas (mesas de banda, mesas basculantes, mesas de paño sin fin, mesas redondas, etc.) son raramente usadas en la pequeña minería
Mesas Concentradoras Cuando un caudal de agua fluye sobre una superficie plana formando una película, el líquido cercano al plano es frenado debido a la fricción que ocurre por el agua ya absorbida en ella, mientras que la velocidad de esta se incrementa hacia la superficie libre. Cuando se introducen partículas de mineral en la película, las más pequeñas no se moverán tan rápido como las más grandes, debido a la menor superficie de contacto, sumergiéndose en la porción de la capa de agua que se mueve más lento. Lo mismo ocurre con las de mayor peso específico, que se moverán más lento que las livianas.
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4. Procedimiento Materiales y Equipos
Tamiz Malla #35. Mesa Basculante. Horno: equipo usado para secar la muestra a utilizar, uti lizar, eliminando agua y/o humedad que esta esta pueda pueda poseer.
Balanza Analítica
Ro-Tap
Manguera: envía envía el agua utilizada que circula por la mesa basculante.
Agua
potable:
Es
necesario
para crear
un
flujo
a distintos
caudales.
Arrastraran las partículas partículas por la mesa basculante. basculante. Cronometro
Balde: Captura el agua que cae pro la mesa basculante.
La experiencia tuvo lugar el día 11 de Octubre de 2012 en los laboratorios de la Ex ENAMI – Universidad de Santiago de Chile en el cual se realizó una concentración gravitacional de magnetita de una muestra proveniente del Rio Lampa. Se preparan 3 muestras homogéneas de 100 g. cada una para cada integrante del grupo las que previamente se pasaron por un tamiz bajo #35. Se determina un caudal arbitrario con ayuda de una probeta y un cronómetro el cual fue inicialmente de 1000 cm3. Se escogió un ángulo inicial de 10º para luego proceder a colocar la muestra de 100 g. en un extremo de la mesa basculante. Una vez colocada la muestra en la parte superior de la mesa, se procedió a verter el agua al caudal anteriormente mencionado. Vertiendo de manera uniforme el agua sobre la mesa, esperar hasta que el agua en el otro extremo salga clara (sin sedimentos) y detener el caudal. Para recibir el relave en el extremo de la mesa utilizar una tamiz #200. Una vez terminado el procedimiento, se colocaron las muestras en el horno por 24 horas. Una vez analizadas las muestras y la recuperación de cada una de ellas, repetir la experiencia con otros 2 ángulos distintos y un caudal diferente.
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5. Análisis de Resultados Según los datos obtenidos en el desarrollo de la experiencia, se procede a realizar un análisis cualitativo y cuantitativo del porcentaje de magnetita obtenido para cada angulo y su respectivo caudal.
Caudal [cm3/min] 1000 1000 1000
Inclinación [°] 10 20 30
Recuperación % 74,3 58,35 43,66
Tabla 1: Recuperación de caudal 1000cm3/min
Caudal [cm3/min] 1500 1500 1500
Inclinación [°] 10 20 30
Recuperación % 66,5 44,8 31,23
Tabla 2: Recuperación de caudal 1500 cm3/min
Recuperacion vs Angulo de Inclinacion 80 ] 70 % [
Caudal 1000 cm3/min
n 60 o i c a 50 r e p u 40 c e R30
Caudal 1500 cm3/min
20 10
20
30
Angulo de Inclinacion [°]
Gráfico 1: Recuperación vs Angulo de Inclinación
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Se puede observar, según la tabla 1, que la mayor recuperación se alcanza en el ángulo más bajo, esto es a los 10°, con un valor de 74,3%, y la menor recuperación se obtiene a los 30°, con un valor de 43,66%. Además, este valor se refleja en la disminución de la recuperación a medida que el ángulo va aumentando, como lo muestra el gráfico 1. En ambos casos para el caudal de 1000cm3/min y el de 1500cm3/min la recuperación más alta en el menor ángulo, si bien este no es un valor aislado, sino que se tiene una tendencia, donde a medida que el ángulo aumenta, la recuperación disminuye notablemente para ambos casos.
Análisis por Inclinación: Finalmente, para realizar un análisis completo, se debe hacer la comparación de recuperaciones entre caudales, para la misma inclinación. Para esto, se presenta la siguiente tabla donde se muestra esta información. Recuperacion % Caudal [cm3/min]
10° 74,3
20° 58,35
1000 1500
30° 43,66
66,5
44,8
31,23
Tabla 3: Recuperación según caudales y ángulos.
Al cambiar la configuración configuración de las tablas 1 y 2, se estructuro estructuro la tabla 3 que muestra los datos con una mejor comparación, y se observa que a mayor inclinación la recuperación disminuye de igual forma si el caudal aumenta ya que aumenta la velocidad para la misma área, arrastrando las partículas de magnetita que son más pesadas hacia el final de la mesa, generándose una mayor perdida.
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6. Conclusiones
A partir de los resultados resultados obtenidos en el desarrollo de la experiencia tanto en laboratorio y posterior al cálculo de datos, se concluye que a medida que se aumenta el ángulo de inclinación de la mesa la recuperación comienza a disminuir. Además a medida que se aumenta el caudal la velocidad aumenta ya que el área de la mesa es la misma por lo que tiende a arrastrar el concentrado de magnetita hacia el final disminuyendo la recuperación. Ahora para obtener el caudal ideal, es conveniente conveniente analizar el tiempo que demora recuperar el concentrado deseado, por lo que hay que escoger un ángulo y un caudal dependiendo la mesa basculante y del tamaño de partículas.
7. Bibliografía -
http://www.metalurgia.uda.cl/apuntes/Pavez/APUNTES%20%20DE%20CONCENTRACI %C3%93N%20DE%20MINERALES%20II.pdf
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http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r74369.PDF
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