B.A Willis BSc, PhD, CEng, 2a edición, desarrollo de proceso y uso de tecnología en el proceso y tratamiento de minerales en español para ingenieros q...
B.A Willis BSc, PhD, CEng, 2a edición, desarrollo de proceso y uso de tecnología en el proceso y tratamiento de minerales en español para ingenieros químicos metalúrgicos y tecnólogos. Mane…Descripción completa
B.A Willis BSc, PhD, CEng, 2a edición, desarrollo de proceso y uso de tecnología en el proceso y tratamiento de minerales en español para ingenieros químicos metalúrgicos y tecnólogos. Mane…Full description
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Descrição: Problemas resueltos de procesamiento de minerales. Chancado, molienda y flotacion
Descripción: Informe de Procesamiento de Minerales
Descripción: Procesamiento de Minerales Auriferos
Problemas resueltos de procesamiento de minerales. Chancado, molienda y flotacionDescripción completa
Procesamiento de Minerales - Tamizado Procesamiento de Minerales - TamizadoFull description
Descripción: Libro enfocado principalmente a la Flotación de minerales
Descripción: Informe sobre la visita técnica a la planta concentradora de Santa Rosa De Jangas
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Procesamiento de Minerales
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Diseño de planta estudio tecnicoDescripción completa
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Procesamiento de MineralesDescripción completa
Descripción: Archivo Pdf sobre mineralurgia
TECNOLOGÍA DE PROCESAMIENTO DEM/Nf LES '-J""L
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TECNOLOGÍA DE PROCESAMIENTO DE MINERALES Tratamiento de menas y recuperación de minerales
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Tratamiento de menas y recuperación de minerales B. A. WILLS, BSc, PhD, CEng. Decano Escuela de Minas de Camborne, Cornwall, Inglaterra
NORIEGA EDITORES MÉXICO • España • Venezuela • Colombia
Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Registro número 121 Primera edición: 1987 Primera reimpresión: 1994 /111presr1 en México
(12670)
111.A.t . •
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57 La segunda edición en inglés se destina principalmente, como la primera, a satisfacer las necesidades de info1·1nación de los estudiantes de la industria de minerales; también intenta proporcionar al ingeniero una valiosa fuente de referencias en la práctica. A este respecto, la bjbJiografía se aumentó considerablemente y se actualizó para incluir los últimos trabajos publicados. El texto se amplió para cubrir mejor algu11as áreas importantes y se agregaron ejemplos resueltos donde se creyó apropiado. Se añadieron dos apéndices para propósitos de referencia. Agradezco a todas las personas cuyas útiles críticas en relación con Ja primera edición, fueron valiosas en la preparación de ésta. Particularmente deseo agradecer al Sr. R. H. Parker, Vicedirector de la Escuela de Minas de Camborne, al Sr. F. B. Mitchell, antiguo Vicedirector y Jefe de Procesamiento de Minerales en dicha escuela y al Sr. R. S. Shoemaker, Gerente Metalúrgico de la 6echtel Inc., San Francisco. Tambié n deseo agradecer al Prof. R. P. King de la Universidad de Wi twa tersrand, Johannesburgo, lo pertinente de sus comentarios.
Camborne, Comwall
B. A. Wills
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lClOll
El principal objeti\ 0 de este libro es que los estudiantes de procesamiento de minerales, metalurgia y minería dispongan de una evaluación crítica de las téc11icas físicas de procesamiento de minerales que se utilizan comúnmente en la industria minera a.ctual. La necesidad de contar con una obra de esta naturaleza surgió durante la preparación de un curso académico en Tecnología de Procesamiento de Minerales en la Escuela de Minas de Cambome. Aunque existen mucJ1os textos excele11tes en Jos que se tratan los procesos unitarios, la mayor parte son obsoletos y mucJ1os de los métodos qt1e se describen en ellos ya se sustituyeron por téc11icas más n1oderr1a . Las descripciones de los tratamie11tos d~ r11e11as cspecítlcas se restringieron deliberadamente, a menos que se tratara de ilustrar las aplicaciones de un proceso en particular. Los rnétodos de procesan1iento difieren en detalle de u11a mina a otra, au11 con n1enas n1uy sitnilares, y los cstudia11tes deben sentirse motivados con10 para leer con cuidado las revistas de mi11ería que aparece11 periodicamente y que describen co11 todo detalle los tratamientos que se aplican e11 cierta plantas. Como siempre }1ay controversias en los carnpos qut; tratan campos muy amplios, apreciaré n1ucl10 los comt::ntarios y sugcr:.11cia qu me hagan para mejorar éste, los cuales se podrán incorporar en ecliciones posteriores. Agradezco a muchas personas y organizaciones lo valioso de sus aportaciones durante la preparación de este libro. Las organizacio1
7
8
Prólogo
nes que me proporcionaron ilustraciones para el texto se listan por separado. Quiero expresar mi sincera gratitud a un amigo y ex-colega, el Dr. D. G. Osbome, sin cuyo estímulo inicial no podría haber escrito esta obra. También agradezco el consejo y estímulo de los señores J. F. Turner, Jefe de Tecnología de Procesamiento de Minerales y al Sr. R. H. Parker, Vicedirector del mismo depar,jamento, en la Escuela de Minas de Camborne. Debo reconocer y agradecer especialmente al Editor de la Serie, Sr. D. W. Hopkins, de la Universidad de Swansea, las valiosas críticas y comentarios que me ofreció durante la preparación del texto. Finalmente, agradezco al Sr. W. J. Watton el haber1ne proporcionado los servicios fotográficos para la preparación de las ilustraciones y a la Sra. H. A. Taylor así como a la Srita. K. E. Bennett, su paciencia al mecanografiar el manuscrito. Barry Alan Wills Falmouth, Comwall
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ra eczm1entos: -
El autor reconoce con gratitud la ayuda proporcionada por las siguientes compañías y editoriales que le per111itieron reproducir algunas ilustraciones de sus publicaciones: AIM~iE, Nueva York, por las !¡guras 1.6, 2.8, 2.9, de Mineral Processing Plant Design (Ed. 1'ft1lar y Bhappu). Outokumpu Oy, por la figura 2.2. Unhrersa! Engineering Corp., por la figura 2.11. Nev.rell Dunford Engineering Ltd., por la figura 2.12. Ti1e Galigher Co., por las figuras 3.1, 12.33. \\'ile'' Publishing Co., Nueva York, por las figuras 3.2, 9.8, 10.20, 12.37, de Handbook of .41ineral Dress!ng por A. F. Taggart. Chapn1an & Ifall Ltd., Londres, por las figuras 3.4, 4.5, 4.12, 4.17, de Partil·le Size Measurement por T. Allen. Gunson.'s Sortcx Ltd., por las figuras 3.8, 14.1, 14.2, 14.4. Gt.C-Marconi Process Control Ltd., por la figura 3.10. George Kent Ltd., por la figura 3.11. Kay-Ray Inc., por la figura 3.12. \V arman International Ltd., por las figuras 4.14, 4.15. Pegson Ltd., por las figuras 6.6, 6.12, 7.15, 7.16, 7.17, 8.14. Fuller Co., por las figuras 6.7, 6.9 b). Brown Lenox & Co. Ltd., por las figuras 6.8, 8.15, 8.16, 8.17. Rexnord-Nordberg Machinery, por las figuras 6.11, 6.15, 6.16, 6.18, 6.19, 8.3. Pergamon Prcss Ltd., por las figuras 6.20, 15.5, 15.29, de Chemical Engineering, vol 2, por J. M. Coulson y J. 1~ . Richard son.
Humboldt-\Vedag Ltd., por las figuras 6.25, 7.23, 13.12, 13.13, 13.14, 13.15. CEC Mechanical Handling Ltd., por la figura 6.26. Joy Manufacturing Co. (Denver Equipment Div.), por las figuras 7.4, 7.7, 7.9, 7.11, 10.11, 12.14a), 12.30, 12.34. Head \\ righ tson L td., por las figuras 7 .5, 7 .1 O, 7 .12 · Koppers Co. Inc., por las figuras 7 .6, 7 .22.
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P1·ólogo a la segi1.1zda edició11 en inglés Pl"ólogo a la p1"i111e1"a edició11 e1z i1·zglés
Ag1·adeci11iie1l tos 1. I 11 tro duce i ón 2. Ma nejo de me11as 3. Co11tabiJjdad metalúrgica y control 4. Análisis del tan1año de la partícula 5. 'Pul\'e1·izació11 6. Ti·jtu1·adoras 7. Mo1i11os de molienda 8. Cribado i11dustrial
9. 1O. l 1. 12. 13. 14. 15.
CJa sificació11
Co11centración por gravedad Separación en medio pesado F lotació11 en espuma Sepa1·ación maanética y de alta te11sió11 o . Clasificación de menas Desaguado 16. Elimi11ació11 de las colas
Apé11dice J Minerales de las menas metálicas
Apé1zdice JI Menas no metálicas comunes l1zdice 13
5 7 9
15 37
55 87 125
135 171 211
239 279 313 345 421 455 463 505 517
545 559
., ucc1on
•
MINERALES Y MENAS Minerales Las formas en que los metales se encuentran en la corteza terrestre y como depósitos en el lecho de los mares depende de la reactividad que tengan con su ambiente, en especial con el oxígeno, azufre y dióxido de carbono. El oro y los metales del grupo del platino se encuentran principalmente en f arma nativa o metálica. La plata, cobre Y mercurio se encuentran nativos, así como también en forma de sulfuros, carbonatos y cloruros. Los metales más reactivos siempre están en for1na de compuestos, tales como los óxidos y sulfuros de hierro y los óxidos · y silicatos de aluminio y berilio. Los compuestos que se presentan naturalmente se conocen como minerales y a muchos se les han dado nombres de acuerdo a su composición (por ejemplo, la galena es sulfuro de plomo, PbS, la esfalerita es sulfuro de zinc, ZnS; la casiterita, óxido de estaño, Sn 02 ). k Por definición los minerales son sustancias inorgánicas naturales que poseen estructuras atómicas y composiciones químicas definidas. Sin embargo, se permite alguna flexibilidad en esta definición. Mucltos mi11erales presentai1 isomorfis1no, que es la sustitución de átomos dentro de Ja estructura cristalina por átomos similares sin .....biar la estructura atómica. El mineral olivino, por ejemplo, tiene omposición química (Mg, Fe) 2 Si04, pero la relación de los átos de Mg con los átomos de Fe varía en los díferen tes olivinos. Sin
Introducción 16
e1nbargo, el número total de átomos de Mg Y Fe e_n todas los ~livinos. tie11e la misma relación con la de los átomos de S1 Y O. Los n:inerales tan1bién exhiben polimorfismo, minerales diferentes que tienen la i11isn1a composición química, pero propiedades físicas marcadamente diferentes debido a una diferencia en la estructura atómica. De este 111odo los dos minerales grafito y diamante tienen exactamente la misn1~ composición, estando compuestos en su totalidad de áto~os de carbono, pero tienen propiedades ampliamente diferentes debido a la disposición de los átomos de carbono dentro de la red cristalina. Frecuentemente el término ''mineral'' se usa en un sentido más extenso para incluir cualquier cosa de valor económico que se extraiga de la tierra. Así la hulla o carbón mineral, yeso, arcilla y granito no entran dentro de la definición de minerales, aunque en los detalles de su producción generalmente se incluyan dentro de los valores nacionales para la producción mineral. De hecho, tales materiales son rocas, las cuales no son homogéneas en composición física y química, como son los minerales, pero generalmente consisten de una variedad de minerales y f orinan gran parte de la corteza terrestre. El granito, por ejen1plo, que es la roca ígnea más abundante, es decir, una roca farmada al enfriarse el 1naterial fundido o magma dentro de la corteza terrestre, está compuesto de tres principales constituyentes minerales, feldespato, cuarzo y mica. Estos tres componentes minerales homogéneos aparecen en proporciones variables en los diferentes granitos Y aun en partes diferentes de la misma masa de granito. Los caroones no son minerales en el sentido geológico, sino un grupo de rocas estratificadas o en banda fortnadas por la acumulación de materia vegetal. La mayor parte de los filones de carbón de piedra se f ormaro~ hace más de 300 millones de afios, por la descomposición de la ma ter1a vegetal de las densas selvas tropicales, las cual b , . , . es cu rtan ciertas a reas de la Tierra. Durante la for1nación primitiva de las vetas 0 filones de carbón de piedra, la vegetación podrida formó capas delgadas de turba, un producto no consolidado de la descomp · ·, d 1 ., os1c1on e a vegetac1on, que. se encuen t:a en ciénegas y pantanos. Más tarde esta capa fue recubierta con pizarras o esquistos arenisca 10 d lim y bajo la ·, · ' ' o Y o acc1on creciente de la ~resión, temperatura Y del tiem po, los lechos o capas de turba sufrieron alterac1·0 , d · nes o metamoñosil Y as1 se pro UJO la roca sedimentaria que se co
mineral. El grado de alteración se conoce como neral, las calidades más bajas (lignito o carbó puro carbón).
cal;;;; ;orno carb~ fé)
el carbónnu-: l
o
Aft11 ora le.\·
1
111c 11a~·
17
M 11as 111e tnlic¡1s l~J J 1·()1· ~s()J..J· Nl1t l i r1g d eslélC() la 11ecesidad funda m ent al de contar co11 ·uficie11tes i 11et é:1les c11 Ja soc iedacl civilizacla en el discurso que }Jro11u11ció c11a11do asu111ió la presidencia d e la Metals Society 1 (Sociedad de Met~-iles). AJ re ferirse a Ja continua necesid ad de Jos metales co1110 ''transportadores de cargas y transmisores de ene rgía' ' inmediata1ne11te st1rge J,,i ¡)1·egu11t a de la ft1tura disponibilidad de los metales. La indt1stria 111et alúrgica J1a cambiado la clistribución natural m ediante el 11so de la energÍil para tratar las n1enas y así producir el m etal puro. Existe, con la po sib]e excepción del hierro , una continua reducci611 11 el co11te nido metálico de las menas que actualmente se están procesando; e n el fu tu ro la disponibilidad estará relacionada con el l;o11cepto de lo (}U e constitt1ya u11a ' 'mena comercialmente viable''. Esto será en términos comerciales conten1poráneos y tendrá los niveles de costo q u e permita la exploración de los depósitos de muy bajo grado en el lecl10 del océano y en las rocas de la corteza conti-
nental. La estimación d e la abundancia de los metales en la corteza aparece en la tabla 1.1,2 junto con las cantidades reales de algunos de los metales más útiles, hasta una profundidad de 3.5 kilómetros. 3 La abundancia de los metales en los océanos está relacionada en cierta medida con la abundancia en la corteza terrestre, ya que aquella proviene de la erosión de las rocas de la corteza, pero además de esto están los efectos de las lluvias ácidas sobre los procesos de lixiviación mineral; así la disponibilidad de metales del agua de mar que se muestra en Ja tabla 1.2 3 no sigue precisamente la de la abundancia en la corteza. El lecho n1arino probablemente llegue a ser una fuente de metales que se explote intensamente en un futuro cercano ya que los llamados ''nódulos de manganeso,, son ricos en una variedad de meta4 5 les además del ma11ganeso. ' Estos nódulos se están formando continuamente en aguas ricas en oxígeno, en especial en el Océano Pacífico. De la tabla 1.1 se puede ver que ocho elementos cor~stituyen más del 993 de la corteza de la tierra; el 74.6% es silicio y oxígeno y solamente tres de los metales industrialmente importantes (aluminio, hierro y magnesio) están presentes en cantidades superiores al 2%. Todos los otros metales útiles se presentan en cantidades menores del O.1 %; el cobre por ejemplo, el cual es el metal no ferroso más importante, se Presenta solamente hasta en un 0.00553. Es interesante observar que los metales llamados comunes, zinc y plomo, son menos abundantes que los metales de las tierras raras (cerio, torio, etc.).
Introducción 18
Tabl 1.1 ~L\bundancia de los metales en la corteza terrestre.
Abi1nda1zcia
Elenzento
(%)
46.4 28.2 8.2 5.6 4.1 2.4
(Oxígeno) Silicio Aluminio Hierro Calcio Sodio
Magnesio
2.3
Potasio Titanio Bario Estroncio
2.1 0.57 0.095 0.043 0.038
Elen1entos de las tierras raras Zirconio
0.023 0.017
•
~ianganeso
Ca1itidad e11 ...1. 5 k111 de co1·teza (toneladas1
0.014 0.010 0.007 5 0.007 o 0.005 5 0.002 5 0.001 3 0.000 27 0.000 20 0.000 15 8 X 10-6 7 X 10-6
Oro Metales del grupo del platino
<5
X
corteza (toneladas) 1o14_lo1 s
1013 _¡0 14
•
1011 _ ¡013 ·
l0 - 6
-
< 1011
<5
X
l0-6
\
\
Es evidente que si los minerales que contienen los metales importantes estuvieran uniformemente distribuidos a través de la tierra, estarían tan dispersos que su extracción económica sería imposible. Sin embargo, la existencia de los minerales en la naturaleza está regulada por las condiciones geológicas a través de la vida del mineral. 6 Tabla 1.2 Abundancia de metales en los océanos. Abundancia en el agua de mar (toneladas)
Elemento Magnesio Silicio Aluminio
101s_¡o16 1012-1013
Hierro
1010_¡011
Molibdeno Zinc
Estaño Uranio Cobre Níquel
109-1010
-
Elemento Vanadio Titanio Cobalto Plata Tungsteno Cromo Oro Zirconio Platino
Abundancia en agua de mar (toneladas) 109-tQlO
1
10 -109
et
Minerales y menas
19
Un mineral en particular se puede encontrar principalmente en asocja .. ción con un tipo de roca, por ejemplo, la casiterita se asocia principalmente con las rocas; graníticas o se encuentra asociada con rocas ígneas Y ~edimenta'!°'s, es decir, aquellas producidas por la deposición de material proveniente de la erosión mecánica y química de las rocas prim!tivas por ~l agua, hielo y la degradación química. Así, cuando el granito es erosionado, la casiterita se transporta y redeposita como depósito aluvial. Debido a la acción de los muchos agentes naturales los depósitos minerales frecuentemente se encuentran en concentra~ ciones suficientes para permitir una recuperación lucrativa de los metales. Estos agentes que concentran el mineral y el desarrollo de la demanda, como resultado de la investigación y los descubri1nientos, son los que convierten un depósito mineral en una metza. La mayor parte de las menas son mezclas de minerales que es posible extraer y de material rocoso extraño descrito como ga11ga. Una mena se describe brevemente como una acwnulación de mineral en cantidad suficiente para permitir una extracción económica. El precio de mercado del metal establece esto como un criterio crítico en la definición y varía de acuerdo a las demandas comerciales. Con el paso del tiempo y el agotamiento del material más rico o más fácilmente accesible, un depósito mineral mejora hasta convertirse en una mena. Los progresos en la extracción metalúrgica y la introducción de nuevos métodos también se han convertido en factores para el surgimiento de depósitos hasta ahora considerados como incosteables. Así la introducción del pfoceso de flotación en el procesa1niento de minerales permitió la extracción de co'b re de material que contiene menos de 0.5% de este metal y que anteriormente se consideraba como desecho. Similarmente la introducción de la extracción con solventes ha permitido a la Nchanga Consolidated Copper Mines en Zambia tratar 9 millones de toneladas anuales de colas de flotación, produciendo 80,000 toneladas de cobre terminado a partir de ese material que era 7
considerado como desecho. El grado (contenido de metal) de la mena minada y procesada dependerá de varios factores y generalmente las menas de más bajo grado se tratan en las plantas de mayor capacidad que las menas de grado
más alto. Los factores que regulan que un depósito de mineral sea apropiado para el minado y procesamiento económico se pueden resumir en: 1. Localización y tamaño del depósito.
Introducción 20
' •
. , · · logía y textura de la _ . . 2 Gra do de la alimentac1on de mena, minera · mena. ' ·, (t mano) y d1se1nzLa textura se refiere a la agregaczon a iiación (distribución) de los minerales valiosos dentro dela mena. En algunos casos el mineral puede estar burdamente ~gregado, de manera que las partículas se observan fácilmente. Sin em~argo, con frecuencia hay una fina dise1ninación Y es necesario un 8 La natura· · t nc1·a . examen microscópico para estud 1ar su ex1s e · . Ieza de los minerales es importante como diferencia pronunciad.a en algt1na propiedad física señalada entre los valores Y los minerales de la ganga, que es necesario conocer para el procesamiento adecuado. 3. Aspectos financieros; requisitos de inversión, capital disponible y costos de los préstamos, impuestos y pagos de regalías. , . 4. Costos de minado. El minado subterraneo es costoso s1 se compara con las operaciones aluviales y de cielo abierto y solamente resulta económico en las menas de grados más altos. Los grados típicos para las menas de estaño de minado subterráneo quedan 9 entre 0.3-1.53 Sn, mientras que los depósitos aluviales invariablemente son de grado mucho más bajo; por ejemplo, una gran operación de dragado en Malasia, puede procesar alimentaciones que contienen 0.02% Sn o menos. 5. Costo de los servicios subordinados, tales como suministro de energía, agua, carreteras y disposición de las colas. 6. Docilidad de la mena para el tratamiento: diagrama de flujo del proceso, costos de operación, grados de concentrado y recuperaciones obtenibles. 7. La demanda y el valor del metal, los precios del concentrado metálico y el valor del concentrado colocado en la mina. Hay que comprender que los precios del mercado para el metal no se aplican ni total ni directamente a los concentrados. Las condiciones de compra que cotiza la fundición se basan normalmente sobre un grado de concentrado nominal; los grados de concentrado más bajos se penalizan en relación directa a su con tenido metálico. Se deducen ~ costos de la fundición y refinación del metal junto con el porcent Je por las pérdidas de procesamiento. Las impurezas presentes en co~centrado que excedan de los límites especificados, también ~ penalizan, aunque se dan gratificaciones por los metales preciosQf se puedan extraer del material. Por lo tanto el precio de meicado el concentrado varía de acuerdo a.~ srado V: ~1:4; . .
Mitzer,ales y menas
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El contenido mínimo de m t 1 . .. e a necesar10 para c1ue un depósítr) se califique como mena varía de l . ' un meta a otro de acu<:.r
que contienen solamen~e 5 partes por mi1Jón, (Spp1n) de) metal, mientras ~ue las men~s de hierro que contienen menos de 2fJo/
consideran de ba.10 grado.
~xisten much~s plantas donde Jos minerales se recuperan en los c1rcu1to.s, secundarios, tratando Jas colas, d.onde los grados de Ja ali.
mentac1on son mucho menores que lo que resultaría económico en una mena minada. Los grados de mena ·característicos para las menas de tungsteno están dentro del 0.5-1.scro WCJ 3 , pero la planta Molybdenum Climax en los Estados Unidos trata 45,000 toneladas de co1 las diarias (td- ), que contienen menos de 0.1 %WfJ 3 y es uno de Jos dos mayores productos de concentrado de tungsteno en los Estados 10
Unidos. 1 Alrededor de 10,000 td- de estaño se recuperan de cada una de las plantas de plomo-zinc y cobre-plomo-zinc del concentrador Sullivan en la Columbia Británica y de la planta Kidd Creek de la Texasgulf, cerca de Timmins respectivamente. Las alimentaciones de las pJantas son de alrededor de 0.06 para una y 0.15% de Sn para la otra. 9 Los costos de trabajado para el tratamiento de los antiguos depósitos de colas son mucho más bajos que los costos del minado convencional y se han establecido beneficios en muchas áreas mineras otrora prósperas donde los molinos de colas son capaces de procesar grandes 11 toneJajes. La compañía East Rand Gold and Uranium
••
Introducczon
d con la natura·r· de acuer o , . menas se clas1 ican . el metal esta preCon frecuencia ~as A í en las menas nativas, . en el metal en · ral valioso. s ¡r¡.; das cont1en leza del mine tal· las menas su ;ura . al valioso puede f rma elemen ' .d d s el m1ner sen te en o las menas oxz a a . t o alguna forma forma de sulfuro y .e~do sulfato, silicato, c~rbona o uellas que conestar presente com~ ox1 'r.as menas comple¡as so~ aq 1 valioso. Los hidratada de los mismos. de más de un minera . entran en ciertas asoc1a. ntidades aprovechables t1enen ca t mente se encu las ueden existir como mez~ . minerales metálicos frecuen e 22
f.a
de una amplia gama de tamano e galena y esfalerita, por ejemplo, das de una fase o como compuestos. e los minerales sulfurados . de igual manera qu f comúnmente se asocian d la pirita (FeS2 ) muy recuende cobre Y la esfalerita en me~or gra o. · estos nunerales. ·r· n or la naturaleza de sus gangas, temente se asocia co~, Las menas tamb1en .clas1(1~a P cal) o siliceas o ácidas (ricas tales como calcáreas o baszcas neas en ' en sílice).
s:
Menas 110-metálicas Las menas de valor económico se pueden clasific~r como. metálino -metálicas de acuerdo al uso del mineral. Ciertos minerales ~so • · · E pueden ser minados y procesados para más de un propos1to. n una categoría el mineral es una mena metálica, o sea, cuando ~e ~sa ~ara preparar el metal, como cuando la bauxita (óxido de alum1n10 hidratado) se usa para fabricar aluminio. La alternativa para este compuesto es que se clasifique como una mena no metálica, esto es, cuando la bauxita o el óxido de aluminio natural se usan para fabricar ladrillo refractarios o abrasivos. Muchos minerales de menas no metálicas se asocian con minerales de menas metálicas (apéndice 11) y se minan y procesan juntas, por ejemplo, la galena, principal fuente de plomo, frecuentemente se asocia con la fluorita (CaF 2 ) y la barita (BaS0 ), ambas son impor· 4 tantes minerales no metálicos. Las menas de diamante son las de más bajo grado de todas las que se explotan en la actualidad; generalmente el con tenido de diamante se halla entre 0:03 Y ppm. Las menas se explotan principalmeni.:: te para extraer industrialmente diamantes , los cuales constituyen a dedot del .803 de la producción total, pero también para obtener mas. El minado de los diamantes para gemas es muy costoso, perc;>
~.15
campo del p~ocesamiento de minerales
23
costo de las joyas elaboradas con ellas st1b .d. 1 . relativamente barato de los di . s1 ~a os costos de: i:i1nado d amantes 1ndustnales de los depos1tos de . mena de b ajo gra o. Las mena d d. s e iamante de grado más bajo que se explotan actual1nen te están en la mm· a Le t seng-La-T era1. en Lesotho
donde el grado es so lamen te de o 007 L , · ' t b · · ppm. a mena es econom1ca para r~ ajar, )'a.que ocasionalmente se encuentran grandes diamantes con calidad de piedra preciosa.14
CAMPO DEL PROCESAMIENTO DE MINERALES La mena tal como se extrae de la mina o en forina de ''mineral en bruto'' consiste de minerales metálicos valiosos y de desecho (ganga). El procesamiento de minerales, algunas veces se llama tratamiento de menas, preparación de minerales o proceso; se dedica a la extracción del mineral Y prepara la mena para la extracción del metal valioso en el caso de las menas metálicas, pero además produce un producto final comercial de los minerales no metálicos y del carbón mineral o de piedra. Regula el tamaño de la mena ya que es un proceso de separación física de los granos de los minerales valiosos de los minerales tje la ganga, para así producir una porción enriquecida, o concentrado, que contiene la mayor parte de los minerales valiosos y una descarga o colas, compuesto predominantemente de los minerales de la ganga. Esta concentración o proceso de enriquecimiento, reduce considerablemente el volumen de material que debe maI\ejar la metalurgia ex tractiva. reduciendo así a niveles económicos las cantidades de energía y reactivos que se necesitan para producir el metal puro. Se ha pronosticado que la importancia del procesamiento de minerales de las menas metálicas puede declinar a medida que se sustituyan los procesos físicos que se utilizan en la actualidad por las vías hidro y pirometalúrgica que emplea la metalurgia extractiva, porque se obtienen recuperaciones más altas con algunos métodos químicos. Esto se aplica ciertamente cuando el mineral útil esté finamente diseminado en la mena y no sea posible la liberación adecuada de la ganga, en cuyo caso una combinación de técnicas químicas y de pro. 1s 16 11 s· b cesamiento de minerales puede ser ventajosa. ' ' tn em argo , en la mayoría de los casos, la energía consumida en la fundición o lixiviación directa de menas de bajo grado sería tan e11or1ne como Para hacer prohibitivos los costos. Comparados con esos procesos, los métodos de procesamiento de minerales no son caros y su uso real-
Introducción
El procesamiento de . . r sUs bases economic.as. se transporta a la peso del material que . . los costos mente se just1ftea po duce la masa Y b que y manejo, . l educido tonelaje minerales re . d así los costos de em ar. fundición, red~c1e~ o en en gran medida debido a r ho aumenta la . 1indeseable de desee . de fundición dismmuy ue se trata; como no h~~ _maten~ ue se produce menos escoria en la fund1c1on, a estas ventajas, se deben portadora de metal. Por supuesto q 'te la molienda y el costo de las cargar las pérdidas que ocurren d~;an !izó el balance entre Jos cosop eraciones de molienda. Taggart afnad. ·o' n de una mena metálica , · de la un 1c1 , . tos de produccion Y gan~ncias . 'l La importancia econom1ca cesamiento de minerales y sin e . . d · los resultados. con pro , resulta mas evidente al estu tar en las operaciones de pro, que se consume Sin embargo, la energ1a oporción considerable de a . d · les puede ser una pr . 1 cesamiento 1e minera . 1 etal primario esp ecialm ente ~ · para producir e m ' . energ1a tota necesaria t, ·ca de cobre conten ten. d b · do. Para una mena 1p1 ' s1 la mena es e ªJº gra etal la energía total necesaria p ara pro dudo alrededor ~e 0.?3 de m ' d X 03 kWh por tonelada de cir el metal pr1mar10 es alrededor e 33 . 1 , nt 119 Casi un tercio de este requerimiento de en erg1a to tal ~e co : : : .en el molino. 20 Por otra parte, el requerimiento de energ1a total para el hierro primario desde una mena de 24%de metal ~s ~!rededor de 7 X 103 kWh por tonelada de metal del cual el requer1?11ento para la molienda es casi el l 0% del total. Por lo tanto resulta 1mportan~e que a medida que decrece el grado de la mena; e_l consumo de energ1~ del molino se va convirtiendo en el factor mas importante para dec1dír si se desarrolla o no el depósito. 24
,
~cuperación
.
deb1du~ c~ntra
•
Aparte de la economía, el consumo de energía es de la máxima importancia, puesto que, aunque el mundo tiene grandes depósitos de minerales para satisfacer la demanda de la mayor parte de los metales comunes por el resto del siglo, se ha pronosticado que no habrá suficiente energía para producir esos metales. Barsotti21 estudió tres metales: hierro, aluminio y cobre que son básicos para cualquier país que busque un desarrollo económico ya que su producción requiere grandes cantidades de energía. El petróleo, carbón mineral y la fuerza hidroeléctrica son las Principales fuentes de energía para la produccióa de metales Y Barsotti concluyó que: "en tres a cuatro décadas, el peestará casi y la sustitución por otras formas de energía.__ la energ1a nuclear, no podrá ser suficiente Para compentl8 eJ unpacto _resultante". Indicó que era indispensable y l.U'gente grandes meJoras en la conservación de la enersiM..
~óleo m~luyendo
ag~tado
25
t los 111i11e1·<1les valiosos de la ga11ga se realiza por 111 :ti ic l,1 l uJverizació11 o Jl1(>1ido Jo ct1al i111plica trituración 1 ._, n c.a1·io, 111 Jit:11da, l1asta un tan1año de partícula tal que el pr u t a t111a 111t: z la dt: partículas de mineral y de ganga relatim 111 li1111>ia . El grado co1·recto de liberación es la clave para el ita 11 1 pro san1i nto de 111inerales. El mineral valioso debe estar . pa1·a i
11
libr d la ga11ga, p ro sólo apenas libre. Un proceso que sobremuele la m na dar ino, puesto que consun1e energía innecesariamente 1 mol1 nda y hace más dit'ícil alcanzar una recuperación eficiente. tan 1n1portant evitar Ja sobremolienda, que, como se verá más d l nt , alguna 111e11as se pulverizan hasta un tamaño más grueso q u tamano de lib ración antes de la concentración inicial. -'"'pu qu los min rales han sido liberados de la ganga, la mena t a algun proceso de concentración que separa los minerales o ma productos. La separación por lo general se logra utilizanna di~ r ncia pecífica en las propiedades físicas o químicas 1 min raJ valioso y los minerales de la ganga en la mena. •
Introducción
26
. t de minerales está relacionado principalmente El procesam1en den ser· con los métodos físicos de separación, los cuales pue .
°
. , que depende de las propiedades ópticas, radiacti1. Separac1on ~l'i· ·ó · clufa hasta vas, etc.; frecuentemente se le llamac/asz;zcacz n, in hace poco la selección manual de las menas de alto grado. 2. Separación que depende de las diferencias en la _gravedad es?ecífica. Utiliza el movimiento diferencial de los minerales ?e?1do a los efectos de masa, por lo general en corrientes hidraul1cas. Aunque el método declinó en importancia con el desarroll,o del proceso de flotación en espuma, ahora se usa cada vez mas de· bido a las técnicas mejoradas y a su relativa simplicidad comparado con otros métodos. También tiene la ventaja de producir menos contaminación ambiental. 3. Separación que utiliza las diferentes propiedades superficiales de los minerales. La flotación en espuma, que indudablemente es el método de concentración más importante, es afectado por el grado de afinidad de los minerales por las burbujas de aire ascendentes denti;o de la pulpa agitada. Ajustando el ''clima,' de la pulpa por medio de varios reactivos químicos, es posibie hacer que los minerales valiosos desarrollen avidez por el aire (aerofílicos) y que los minerales de la ganga busquen el agua y rechacen el aire (aerofóbicos). Esto da por resultado una separación por la transferencia de los minerales valiosos a las burbujas de aire que forman la espuma flotante sobre la superficie de la pulpa. 4. Separación que depende de las propiedades magnéticas. Los separadores magnéticos de baja intensidad se usan para concentrar minerales ferro-magnéticos tales como la magnetita (Fe3 04 ), mientras que los separadores de alta intensidad se usan .para separar minerales paramagnéticos de su ganga. La se, , . parac1on magnet1ca es un proceso importante en el beneficio
de me~as de hierro, pero también encuentra aplicación en el trata~1ento de minerales no-ferro sos paramagnéticos. Se usa a~pliamente para extraer wolframita [(Fe,Mn)W04 ] y hema· tita ~Fe2 03) paramagnéticas de menas de estaño y encuentra con~~erable aplicación en el procesamiento de minerale& nq metahcos, tales como los que se encuentran en los d • ..:t . . . . _.
de arena de las playas.
~po~
Campo del procesamiento de minerales
27
5. Separación que depende de ias propiedades de conductividad eléctrica. La separación de alta tensión se usa para llevar a cabo la separación de minerales conductores de los minerales no-conductores. Este método es interesante, puesto que teóricamente representa el método ''universal'' de concentración; casi todos los minerales muestran alguna diferencia en conductividad Y debería ser posible separar casi cualquier par de minerales por este proceso. Sin embargo, el método tiene aplicación más o menos limitada y su empleo más grande es en la separación de algunos de los minerales que se encuentran en las arenas pesadas de la playa o en los placeres de los ríos. Los minerales deben estar completamente secos y se regula la humedad del aire circundante puesto que la mayor parte del movimiento de los electrones en los dieléctricos tiene lugar sobre la superficie y una película de humedad cambia completamente el comportamiento. La desventaja más grande del método es que la capacidad de las unidades clasificadas económicamente es muy baja. Algunas veces se usa el tratamiento térmico para hacer la mena más apropiada para el procesamiento subsecuente. La tostación se usa para efectuar cambios químicos nlás grandes, tales como ta cur1versión de minerales de hierro no magnéticos a una f arma ferromagnética. La calcinación se usa para destruir los enlaces coloidales ae los minerales de arcilla y descomponer los hidratos y carbonatos, facilitando el manejo y tratamiento de la mena. Las dos operaciones primarias en el procesamiento de minerales son la reducción de tamaño y concentración, pero muchas otras operaciones importantes están implicadas y entre ellas está la clasificación por tamaños de la mena e11 las diferentes etapas del tratamiento, mediante el uso de cribas y clasificado1·es y el desaguado de las pulpas minerales, usando espesadores, filtros y secadores. Diagramas de flujo El diagrai11a de flt1jo n1uestra satisfactoria1ne11te la secttencia de las operaciones en la planta. En su forma más simple, se presenta como un diagrama de bloques en el cual se agrupan todas las operaciones de un solo carácter (figura 1.1 ). En este caso la conminución comprende toda la trituración, moli ~rtda y recl1azo inicial. El siguiente
Introducció n
28 Mineral tal como sale de la mina
Trituración
,
Separación '
.
Manejo del producto
Figura 1.1 Diagrama de flujo de bloque simple.
bloque, la ''separación'', agrupa los varios tratamientos dirigidos a la producción del concentrado y las colas. El tercero, ''ma nejo del producto'', cubre la disposición de los productos. El diagrama de flujo lineal simple (figura 1.2) es suficiente para la mayor parte de los propósitos e incluye ios detalles de las máquinas, colocación, clases, velocidades, etc.
Mena
(+}
Tritu radora
l Cri badoras \
r - -----......J (-) ( +)
Molienda
!
- - - - - Clasificación (
Concentrado
-}
Colas
Fipra 1.2 Diagrama de flujo lineal ( +) . d. . t-..m~to adicional Y (-) material ~ ialca mater~l grueso retomado t-e etapa. ino, a cu se permite prose¡uir a~
i·
-
·r¡ciencia de las operaciones de proces . d . amzen to e m znerales E1•
29
EFICIENCIA DE LAS OPERACIONES DE PROCESAMIENTO DE MINERALES
.,
Liberac1on
liberac10~ 0
sprend1m1ento de los minerales valiosos para separarlos de los m1n_erales .de ganga asociados en el tamaño de partícula más grueso posible. S1 se logra dicho propósito, entonces no solamente se ahorra energía por la reducción de la cantidad de finos que se produce, sino que cualquier etapa de separación subsecuente se facilita , resultando más económica la operación. Si se requieren productos sólidos de alto grado, entonces es indispensable una buena liberación; sin embargo, para los procesos hidrometalúrgicos subsecuentes, como la li22 xiviación, únicamente se requiere expo1zer el mineral deseado. En la práctica rara vez se logra la liberación completa, aun si la mena se muele hasta obtener el tamaño de grano de las partículas del mineral deseado. Esto es ilustrado por la figura 1.3, la cual muestra un trozo de mena que ha sido reducido a un número de cubos de idéntico volumen y de un tamaño menor que el de los granos del mineral que se observa en la muestra de la mena original. Se puede ver que cada partícula producida conteniendo mineral también contiene una porción de ganga; la liberación completa no se alcanzó; sin em-
bargo, se liberó del mineral menor (valioso) la masa más grande de mineral (ganga). Las partículas de mineral y ganga 'entrelazadas'' se conocen como medios y la liberación futura de esta fracción solamente se puede . ., alcanzar rnedian te la pulver1zac1on . . '' d de liberación" se refiere al porcentaJe de m1ner.al que El gra o t d t ., 1 .t t , 1 11'bres en la mena en relac1on a con en1 o oex1s e como par icu as 4
•
·ento'' de mineral Y ganga.
''Entrelazami . 3 1 1gura . F
Introducción 30
¡•n ·I ,,,·fa I las J•
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Productos de trituración
Fi :llra 1.4 S cc io11es transversales de partículas de mena.
~~11 In l r" ti ~~ lt1. Illt;11as se 111l1ele11 J1asta una malla óptima de 111(J/1 11da, d 1 1·111111t1cli1. l)Of JJrUt~l)¿1s ele laboratorio y a escala de plant J>il >t ~ l1nstn P.f{)dt1c1r. u11 gr¡1clo eco11ó111ico de liberación. El proce-
" de' 11 11t1·a ·1()11 s . cl1seíl~1 t'11to11ccs pé1ra producir un concentrado qu · Cl 11. i. t :\ ¡ir 1 111i11a11te111e11te de 111ineral valioso, con un grado a l (al 1 1 11t1· .. l~lZé1111ie11to C<>n losn1inerales de la ganga y una fraci 11 eJ a i 11 6 t>1 i111a d los 111ineri1les. Las colas están compuestas prini1 ~]111 111 d n1i11 ~r~1les de ga11ga. LA:·~ t'i tira 1.4 s u11a sección transversal a través de una partícula ara '1 rísti a el 111ena qt1e ilt1stra efectivamente el dilema de la libe26 ra i 11 qtt on fr cue11cia encuentra (}ttien procesa minerales. Las re i 11e A r pres ntan el mineral valioso y la región AA es rica en n1i11 ral valioso l' ro stá altamente in terdesar1·0/lado con el mineral d 111 g 11ga. La t i1lvcrización del tJroducto origina una diversidad de frag111 ntos, q u varía11 desde partículas de mineral y de ganga completa111e11t lib radas, 11asta otras similares a las ilustradas. Las partículas del tipo 1 son ricas en mi11eral y se clasifican con10 conce11trados en la n1 dida c1u ti ne11 un grado aceptable de entrelazamiento con la ganga lo uaJ limita el grado del concentrado. Asimismo, las part1 ula d I tii>o 4 . e d ben clasificar como colas, la pequeña ca11tidad d i11in ral pr nte reduce la recuperación de mineral dentro del con ntrado. La partículas de los tipos 2 Y 3, sin embargo, probablem nt d ban lasificar como medios, aunque el grado de remolienda n e sario para t'"acilitar la liberación económica del mineral de la Partícula 3 rá má grande que en la partícula 2. Durante la n1olienda de una mena de bajo grado frecuentemente la ma a d los minerales d la ganga se libera a un tamaño relativamen-
t gru o (figura 1. 3 ). En ciertas circunstancias resulta económico mol r a un tamano n1ucho má grueso que el óptimo, para que en el
Introducció11 32 Alimentación
Molienda primaria
Pre-con!entración r
l
1 Medios
Medios Remohenda
! Separación Concentrado
Colas
Colas
Figura t.5 Diagrama de flujo para proceso que utiliza la separación en dos etapas.
proceso subsiguiente de concentración se produzca una fracción grande del medio y de las colas, que se puedan descartar a un tamaño de grano grueso. Entonces la fracción de los medios se muele de nuevo para producir una alimentación al proceso de concentración final (figura 1.5 ). Este método descarga primero la mayor parte de la ganga gruesa al inicio del proceso, reduciendo así considerablemente los costos de molienda ya que se evita la pulverización inútil de la ganga liberada. Dicho método frecuentemente se usa en minerales que se pueden separar fácilmente de la ganga libre, aunque ellos mismos estén entrelazados en cierto grado con la ga11ga. Este método es la base del proceso de preconcentración en medio-pesado (capítulo 11 ).
Concentración
E
objeto del procesamiento de minerales, sin considerar los métadct1 t•1ados, siempre es el mismo, o sea, separar los minerales en dos o. Q4uctos con los valores en los concentrados, la ganga en colas.1 P~fculas ''entrelazadas'' en los medios. Por supuesto tal nes uunca son perfectas, así que gran parte de 101.m
"W•
UcuJaA ooltL
de hecho, partículas fuera de lugar, es decir. 1' ~ debieron incorporar al concentrada:
f!,]iciencia de las operaciones de
.
procesamlento de minerales
33 Criba~oras en húmedo
_ . Clas1f1cador húmedo - - - - H1droc1clones Tambores DMS Ciclones DMS Impulsoras Mesas hur edas ~ Espirales • Conos Mesas húmedas Cuadros basculantes Mes~s Mozley Magnet0s húmedos 81 Magnetos húmedos Al Magnetos en matriz ~l9tación por aglomeración Flotación por espuma Cribadoras en seco Ciclones en seco Impulsores neumáticos Mesas de aire Magnetos secos BI Magnetos secos Al Elec trostát1co Electrodinámico '
1
2
5
10
20
1
50
00
200
500
1000
Tamano de la partícula de alimentación (µ m)
Fi~ra 1.6 Esc~a efectiva de aplicación de las técnicas convencionales de roce-
sam1ento de minerales.
P
, Muchas v~ces esto es particularmente serio cuando se trata de part1culas ultraf1nas, donde la eficiencia de la separación generalmente es baja. En tales casos, las partículas finas de mineral valioso libre frecuentemente se concentran en los medios y las colas. La tecnología para el tratamiento de minerales clasificados como fmos está aún mal desarrollada y en algunos casos, se descargan cantidades muy grandes de finos. Por ejemplo, es una práctica común eliminar material menor de 1O µm en tamaño desde las alimentaciones del concentrador de estaño y dirigir este material a las colas; al inicio de 1970, 503 del estaño tninado en Bolivia, 30% del fosfato minado en Florida y 203 de] tungsteno mundial se perdieron como finos. Lo mismo sucedió con cantidades importantes de cobre, uranio, feldespato, bauxita, hierro y zjnc. 27 La figura 1.6 muestra la aplicabilidad de diferentes tamaños de 28 E ·' .d t 1 tos procesos unitarios de concentrac1on. s ev1 en e que a mayor parte de las técnicas de procesamiento de minerales fallan en la escala de tamafio ultrafmo. Las técnicas de concentración por gravedad, en especial, son cada vez más ineficientes y aun la flotación, la técnica de concentración más importante usada hoy en día, normalmente no tiene éxito cuando se usa sólo con material ultrafino. Se debe indicar que el proceso también está limitado por la naturaleza mineralógica de la mena. Por ejemplo, en una mena que conten-
In troducció11 34
ga cobre nativo, teóricamente es posible producir un concent~a?o que contenga 100% de cobre, pero, si la mena fu era calcopirita (CuFeS ), el mejor concentrado podrá contener solamente 34.So/o Cu. 2 La 1·ecuperación, en el caso de la caneen tración de una mena metálica, es el porcentaje de metal total contenido en la mena que se recupera en el concentrado; una recuperación de 90% significa que el 90% del metal en la mena se recupera en el concentrado Y 10% se pierde en las colas. Es posible hablar de la recuperación de metal en las colas, medios y otros productos, pero normalmente el término se refiere a la cantidad de metal que se recupera en los concentrados, los prod uctos valiosos. El principal propósito de calcular la recuperación es determinar la distribución del metal en la alimentación (o cabezas) ent re los varios productos de las operaciones de tratamiento de minerales. La recuperación, cuando se trata de menas no metálicas, se refiere al porcentaje del mineral total que contiene la mena que se recupera en el concentrado, es decir, la recuperación nortnalmente se expresa en términos del producto final valioso. La relación ae concentración es la relación del peso de la alimentación al peso de los concentrados. Esta es una medida de la eficiencia del proceso de concentración y se relaciona estrechamente con el g~~do o ensayo del cocentrado; el valor de la relación de concentrac1on generalmente aumenta con el grado del concentrado. El ~rado, o ~nsaye, normalmente se refiere al contenido del producto final vendible en el material. De este modo en 1 , li 1 . as menas metacas, o que se cotiza en muchas ocasiones es el porcentaje de metal aunque en el caso de las menas de grado muy ba· t 1 ' 1 · JO, a es como las de oro, e contenido de metal se expresa como partes por millón Algunos metales se venden en forma de óxido de (ppm~. ble cotizar el grado en términos de contenidoyd , e~~e mod~ es pos1ejemplo 3 de W0 3 u 0 etc E ~ oxi o vendible, por 3' 3 s' . n 1as operaciones 'l" grado se refiere por lo general al contenido de . no meta ~cas, el 3 CaF3 en las menas de fluorita . la d .mineral, por eJemplo , , s menas e d1am t se graduan en quilates por 100 t 1d an e normalmente , one a as (t) d d 1 . E1 carbon mineral se gradúa de a d ' on e quilate es 0.2 g. d . cuer o a su cont "d ecrr, la cantidad de mineral no comb fbl en1 o de cenizas, es neral; la mayor parte del carbo' . us I e presente en el carbón mi· n mineral prod ·d consume en las estaciones de ener , 1 uc1 o en lngla terra se con un contenido de cenizas entrg1al s' as cuales requieren alimentación e Y 203 .
Referencias
35
La relacióii de eniiquecimien to es la relación del grado del concentrado al grado de las cabezas y además está relacionada con la eficiet1cia del proceso. La relación de concentrac1·0' n y l ·, · · · . a recuperac1on en pr1nc1p10 son i11dependien tes una de la otra y para evaluar ur1a operación dada es 11ecesar10 conocer ambas. Por ejemplo, es posible obtener un concentrado Y t111a relación de concentración de muy alto grado simplemente escogiendo unos pocos trozos de galena pura de una mena de plomo, pero la recuperación sería muy baja. Por otra parte, un proceso de conce11tración podría mostrar una recuperación de 99% del metal, pero también podría representar el 603 de los minerales de la ganga ei1 el conce11trado. Por supuesto, es posible obtener 100% de recuperació11 sin concentrar la mena. Existe una relación aproximadamente inversa entre la recuperación y el grado del concentrado en todos los procesos de concentración. Si se hace un intento por alcanzar un concentrado de muy alto grado, los ensayos de las colas son más altos y la recuperación será baja. Si se aspira a una alta recuperación de metal, l1abrá más ganga en el concentrado y el grado de concentrado y la relación de concentración disininuyen. Por lo tanto, siempre hay una economía óptima en la . combinación del grado del concentrado y la recuperación. Es imposible dar cifras para los valores representativos de las recuperaciones y las relaciones de concentración. El costo de la molienda, valor del metal, uso para el cual se destina el concentrado y la naturaleza de la mena todos se deben considerar; cada mena es un problema separado. ' . Una relación de concentración de 2 a 1 será satisfactoria para ciertas 111enas no metálicas de alto grado, pero una relación de 50 a 1 se considera demasiado baja para una mena de cobre de bajo grado; las relaciones de concentración de varios millones a uno son comunes en las menas de diamante. El objeto de las operaciones de molienda es mantener los valores de la relación de concentración y la recuperación a un nivel tan alto como sea posible, teniendo en cuenta todos los factores.
REFERENCIAS l Nutt.1r1g, - J., Metas te ·aJs the I 977 Presidential address, A1etals & 1 \l!aterials. 30 1 as ma r , 1 (julio-agosto 1977). . . · , 2. Tayl or, s. R. , Ab t1 ndanc e of cJ1emical elen1ents 1n tl1e co11tinental crust, Geoch111z. los· mochi111. Al· ta 28, 1280 ( 1964). •
1
Introducción 36 3. Lee Tan Yaa Ct1i-Ll1ng, Abundance of t11e cl1emical in tl1e Earth's crust, f nt. Geology
Rev. 12, 778 (1970).
4. Boin. U., Li111it~ a11d possibilities of decp sea mi11ing for t11e extraction of mineral ra\v materials-the case of manganese nodulcs, ftfin Mag. 43 (enero 1980). 5. Agar\val, J. C., et al. , Kennecott proccss for rccovery of copper, nickel, cobalt, and 1nolybdent1m fro111 ocean nodules, !Y!inriing Engn. 31, 1704 (dicie111brc 1979). 6. Read, H. H., y Watson, J., Jntroduction to Geology, Macmillan, Londres, 1968. 7. Anon., NchangaConsolidatcdCopperMines,EngngMin. J. 180, lSO(novic111bre 1979). 8. Hagni, R. D., Ore miL~roscopy applicd to bcncí'iciation, Mining Engng 143 7 ( octll brc 1978). 9. Ottley, D. J.• Technical, econo1nic and other 1·actors in t11e gravity concentration of tin, tungstcn, columbium, and tantalutn ores, Minerals Sci. l::n~n.e: 11, 99 (abril 1979). l O. Bazzanclla, 1:-. L., y Weylcr, P. A., J~xa1nples of gravity concentration flo\vsl1ects, in Mineral Processing Plant Design (ed Mular a11d Bl1appt1). All\t1ME, Nueva York, 1978. 11. Down C. G., y Stocks, J., Positive uses of mill tailings, Min. Mag. 213 (septiembre 1977). 12. Chad,vick, J. R., Ergo-gold tailings reclamation and rctreatment, World Mining 33, 48 Uunio 1980). 13. Anon., Tailings pote11tial. ~fin. Mag. 99 (Agosto 1 977). 14. Chadwick, J. R.• Big stones offset low grade at lcsotho's diamond mine, World Mini1zg, 33, 46 (agosto 1980). 15. Adorja11. L. A., Mineral processing, Min. Antz. Rev. 22 l ( 1977). 16. Iwasaki, l., Mineral dressing and chen1 ical 1netallurgy combine to process diffict1lt to treat ores, Engng Min. J. 108 (mayo 1976). 17. Gray, P. M. J., Ore processing for tl1e 80s and 90s, Mi1z. Mag. 40 Uulio 1980). 18. Taggart, A. F., Elements of Ore Dressing, Wilcy, Nu eva York, 1951. 19. OFR 80-75, Energy use patterns in mineral processing Battelle Columbus Labs 3·tin1·0 1975. ' .,
;o. Joe, E. G.. Energy consumption in Canadian milis, C/ftf Bulletin, 72, 147 Uunio 1979).
-l. Anon., Study sces sl1ortfall in energy to produce 111etals Engng Min. J. 180 43 ( tu b 1979). ' · ' oc re
22. Anon, Liberation-a ne\v approach, Min. Mag. 115 (febrero 1980). 23 Geller, L B., Y Tcrvo, R. O.• Grinding of prc-heatcd rocks, Trans. !MM Scc C 25 (n1arzo 197 5). ' · 24. G~udin, A. M., Pri11ciples of Mine1·al Dressing, McGra\v-Hill, Londres, 1939. 25. K1ng, R. P., A modcl for the qt1antitative estin1ation of mu1eral liberation by · d' /11t. J. M. Proc. 6, 207 (diciembre 1979). gr1n tng, 1., Thc characterisation of m· 26. CuttiI1g, G. "V\ · commint1tion processes Th C'h E 84 . . incra l re lease dur1ng e em. ngr 5 ( d1c1em bre l 97 9). ' 27. S~masundaran, P.. Processing mineral fmes. Engng Mi11. J. 180 64 (d .. 28. Milis, C., Process de~ig11, scale-up and plant desin i~o . ' tc1en1.bre ~ 979~. Processing Plant Desigiz (cd A. L Mul R g r gravity concentrat1on, in Mineral · · ar Y · 8 · Bhappu), AIMME, Nueva York~ 1978.
,.
ITULO 2 •
ane10
e menas
INTRODUCCION El manejo_de ~as menas puede alcanzar del 30-603 del precio total de Ja mater1a pr1n1a entregada; cubre los procesos de transportació 11, almacenamiento y lavado de la mena en cami120 a, o liuran te, las varias etapas de su tratamiento en la plan ta de beneficio. 1 · 2 Puesto que eJ estado físi co de las n1enas i1z sitzJ varía desde qt1ebradiza, o aún 1naterial arenoso, l1asta Jos de¡Jósitos n1onolíticos co11 la dureza d el granito, los métodos de 1ninado y las provisio11es pa ra el manejo del material recién excavado varían '1n1plia111ente. La 1nc11¡1 que ha sido bien quebrada se puede transportar c11 ca1niones. bandas o aun por canales, pero los grandes trozos de 111ena (it1ra tal vez necesiten volado individt1al con clinamita. Los rr1oclernos clesarrollos en detonadores con den1ora de microsegundos y Jos explosivos plásticos dan por resultado un quebrado primario 1nás co11trcJJable y ocasio11al-
mente facilitan Ja demolición de trozos r11uy gran des. Al n1is1110 tie1l1po, Jas trituradoras son cada vez n1ás grandes y actua1111e11 te e11 algunas unidades primarias se pueden alimentar trozos l1asta de 2 m. La mena a cielo abierto tiende a ser 1nuy l1e terogé11c<1 ~ f'rct;U t; llmente Jos trozos más grandes son de alrededor de 1. 5 m. La 111c11a Ulbrada a cielo abierto, después del volado, se carga directan1e11 te camiones, que en algunos casos n1anejan hasta 200 ton dL· 111e11a y ransporta directamente a las trituradoras prin1arias. El al111aCcllélo de tales menas no siempre se practica, debido a que los tamaños 37
Manejo de menas
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de las partículas son ''muy variados'', lo que causa segregación durante el almacenamiento pues los finos viajan hacia abajo a través de los huecos entre las partí~ulas más grandes; algunas veces también es difícil mover las menas extremadamente gruesas una vez que se detienen. Por lo tanto con frecuencia se omiten el almacenamiento Y los mecanismos complejos de alimentación; los camiones depositan su carga directamente dentro de la boca de la trituradora primaria. El ciclo de operación en una mina subterránea es complejo. La perforación y el volado frecuentemente se realizan en un turno, luego la mena quebrada se saca a la superficie duran te los otros dos turnos del trabajo diario. La mena se transporta a través de canales y carros mineros, se carga en elevadores, que manejan hasta 30 ton de mena, para elevarla hasta la superficie. Las grandes rocas f re cuen temen te se pasan por trituradoras primarias en el interior de la mina para facilitar su carga y manejo en esta etapa. La mena, al llegar a la superficie, como ' ya pasó por alguna trituración inicial, es más fácil de manejar que la de una mina a cielo abierto y generalmente su almacenamiento y alimentación también resultan más fáciles debido a la llegada intermitente de los elevadores a la superficie. Los sistemas de minado por sondeo hidráulico cada vez son más populares debido a su inherente simplicidad comparados con los complejos ciclos de perforación-volado-carga-.t ransporte de los otros méto3 dos de minado. Estos sistemas, que ahora están en uso para recuperar los depósitos subterráneos de uranio, carnalit a, carbón mineral o cualquier material que no se pu ede minar por los m étodos convencionales subterráneos o de cielo abierto, convierten la m ena en un Iodo por chorros de agua a alta presión. El lad o se b ombea hasta la superfi~ie, donde el agua se decanta antes de procesar la mena.
ELIMINACION DE LOS MATERIALES DAÑINOS La mena descargada de la mina que entra a la planta de beneficio no-~almente con~iene una pequeña proporción de inaterial que es 96tenctalmente dañino para el equipo de molienda y para el proceSi,
. .lo~ las grand_es piezas de hierro
y acero que se quiebran de la mina traban la trituradora. La madera es un mayor en muchas plantas de beneficio ya que se m
Oíitil ....,. e~una pulpa fina que causa taponamiento o bl 4 t:dtitt • etc. ambi~ puede obstruir las puertas de las cel t
reactivos de flotación por absorción Y se de ~
Eliminació11 de los materiales dañinos
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para f onnar depresores, los que impiden que los minerales valiosos floten. Las arcillas Y las lamas adheridas a la mena también son dañinas ya que obstruyen el cribado, la filtración y decantación y además consumen valiosos reactivos de flotación. Todos estos materiales se deben eliminar hasta donde sea posible en las prin1eras etapas del tratamiento. La separación manual del mineral en las bandas transportadoras ha declinado en importancia con el desarrollo de n1étodos mecanizados que tratan grandes tonelajes, pero aún se usa donde se dispone de mano de obra barata. Se evita que las grandes piezas ''vagabundas'' de hierro Y acero caigan a las trituradoras median te electromagnetos suspendidos sobre las bandas transportadoras (figura 2. 1). Estos poderosos electromag-
t .,¡ .tqneto protector de banda.
40
A1anejo de menas •
•
netos pueden levantar grandes piezas de hierro y acero que v1aJan sobre las bandas y periódicamente se mueven hacia afuera de la banda para descargar dichas piezas. Sin embargo, los magnetos protectores no se pueden usar para quitar el hierro vagabundo de las menas magnéticas, como las que contienen magnetita, ni tampoco los metales no ferrosos o los aceros no magnéticos de la mena. Sobre las bandas transportadoras, o alrededor de éstas, se pueden colocar detectores de metales que midan la conductividad eléctrica del material que se está · transportando (figura 2.2). La conductividad eléctrica de las menas es mucho más baja que la de los metales y las fluctuaciones en la conductividad eléctrica del material transportado se pueden detectar midiendo el cambio que produce el metal vagabundo en un campo electromagnético dado. Cuando un objeto metálico provoca alar111a, la banda se para automáticamente y se quita el objeto. Con las menas no magnéticas conviene colocar un magneto protector potente antes del detector de metales, para así quitar los metales ferro-magnéticos vagabundos y minimizar los paros de la banda. Las grandes piezas de madera que han sido ''aplanadas'' por el paso a través de una trituradora primaria se eliminan pasando la alimentación de la mena sobre una criba vibratoria limpiadora. Aquí las aber-
E'lii11i11aciórz de los materiales dañinos
41
turas de la criba son ligeramente más grandes que el tamaño máximo de las p~rtíct1las e..n la descarga de la tritl1radora, permitiendo que la n1e11a caiga a traves de las aberturas y las partículas aplanadas de madera pase11 sobre la criba y se reúnen aparte. La madera se puede eliminar después de descargar la pulpa de los n1oli11os pasando la pulpa a través de una fina criba. Además, las partículas de mena pasan a través de las aberturas y la madera se acu1nula sobre la criba Y se qui ta periódicamente. La mena proveniente de .la mina se lava para facilitar la separación · manual al qu itar el lodo que cubre la superficie de las partículas de la mena. Sin embargo, es más importan te el lavado para remover el material muy fino~ o lamas, de poco o ningún valor. El lavado se realiza no1·1nalmente después de la trituración primaria ya que la mena está de un tamaño apropiado para pasarla sobre las cribas de lavado. El lavado siempre debe preceder a la trituración secu11daria debido a que las lamas interfieren severamente en esta etapa. La mena se pasa a través de chorros de agua a alta presión sobre cribas vibradas mecánicamente. Por lo general, las aberturas de la criba son de ta1nat1o sin1ilar al de las partículas molidas que sirven para la alimentación; la razón de esto resulta evidente. En el circuito que aparece en la figura 2.3 el material que pasa sobre la criba o sea la mena levada. se transporta a las trituradoras secunda' rjas. El material que pasa a través de las cribas se clasifica en fracciones gruesas y finas por un clasificador n1ecánico, un hidrociclón (capítulo 9) o ambos. Conviene que el material pase inicialmente por un clasificador mecánico, ya que éste es más capaz que el hidrociclón para
Mena primaria quebrada
¡
Agua
( +) ~--cribadora
Mena lavada
(-)
<-)
----Clasificador ' mecanrco ( +)
Hidroc1clón )
_____,+_i_~ · Criba deshidratadora
¡
Arenas de la planta de lavado Agua
Espesador
+
Lamas de la planta de lavado
Figura 2 3 Diagrama de flujo típico de una plan ta de lavado.
Manejo de menas 42
suavizar las fluctuaciones en el flujo y es más apropiado para manejar
i11a terial grueso. El producto grueso del clasificador, designado como "arenas de la planta de lavado", se envía directamente a los molinos o se desagua sobre cribas vibratorias antes de ser conducido a las tolvas de almacenamiento de los molinos. Por lo tanto, se elimina una carga considerable de material de la sección de trituración en seco. El producto fino de la clasificación, o sea las "lamas", se desaguan parcialmente en tanques de asentamiento poco profundos de gran diámetro conocidos como espesadores (capítulo 15) y la pulpa espesa se bombea a la presa de jales o, si contiene valores, se dirige al proceso de concentración, quitando así una carga a la sección de molie11da. En el circuito mostrado, el derrame del espesador se usa para alimenta1· los aspersores del lavado de alta presión. De esta manera se conserva el agua en la mayor parte de las plantas. . ~demás la pulpa de madera puede representar un problema en el c1r~u1to anterior, ya que tiende a flotar en el espesador y obstruye las salidas de los chorros de agua, a menos que se elimine por retención sobre una criba fina.
TRANSPORTACION DE LA MENA En una planta de procesamient 0 d
.
Jocidad de 40 000 td-1 . e minerales que opera a una ve, 'equ1valente a casi 28 t d 'l' se requieren 11asta 75 m3 d . _1 on e so idos/minuto, e agua m1n Por 10 t t . operar con el 1n ínimo de mov· , t · an o, es importante la máxima densidad práctica d~mteln o ascendente u horizontal y con uso de la gravedad y el mo . . . bas1ca requiere el máximo v1m1en to continuo b 1 . . c1a posible entre las unidades d . so re a menor distanL e procesamiento 4 a mena. seca se mueve a través de canal . . tengan pendiente st1ficiente pa . . es (chutes), siempre que deb · ra perm1 tir u f, ·1 en evitar los recodos bruscos Los , . n_ ac1 deslizamiento; se mente sobre una superficie acer~d solidos lnnpios se deslizan fácilpero para la mayor parte de 1 a con una pendiente de 15 a 25º de 45 a 5 5º L as menas se usa u . ' d . . a mena puede ser dif' ·¡ d na pendiente de trabajo emas1ado pronunciada. ic1 e controlar si la pendiente es
. La banda transportadora e , Jar materiales sueltos en s el metodo que más se usa masa. En la actualidad para mane. se usan bandas co
TrOtlS/)fJY/ll<'Íl;11
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Polea impulsora
Polea plegadora
Polea motriz
Poleas
impulsoras
-
Poleas impulsoras
Poleas dobladoras
para acodar
Piaura 2.4 Arreglo de las poleas impulsoras en las bandas transportadoras.
es, con un motor en cada ex tremo de la banda, lo t1uc resulta 111ás efectivo.
Manejo de menas
44
a f onna de mecanismo El sistema de bandas debe incorporar gun . · , t' ar y aflo3ar y prevenir as1 . . t tensionador para ajustar la banda, para es ir . lt y el des1izam1en o en 1a 1 .
1
ª
el pandeo indebido entre las po eas sue as
polea de in1pulso. En la mayor parte de las plantas se usan
.
. .
1
dispo~ .t1-
· t continuamente la tens1on . . vos que operan por gravedad y que aJUS an de la banda (fºigura 2.5). También se usan extensamente _las d1spos1ciones hidráulicas y cuando es necesario un control refmado de la tensión de la banda, se usan dispositivos de tensionado con carga controlada mediante celda eléctrica, especialmente en el arranque y parada de las grandes bandas transportadoras. La confianza en los sistemas de bandas aumenta por los avances en la tecnología de control, lo que posibilita un alto grado de automatización sin riesgo de fallas. En un sistema entrelazado se deben asociar una serie de bandas de modo que la falla de cualquier banda particular pare automáticamente a las otras bandas. Por las mismas razones es importante que los aparatos del entrelazamiento sean alimentados por la banda. No se debe parar cualquier máquina en el s.ist~ma sin detener al mismo tiempo la alimentación a la máquina Y ~1~1larmente, la falla de un motor debe conducir a u 11 paro autom~tic? de t?d~s ~as bandas Y máquinas precedentes. Los circuitos electricos, htdra~l1c?s Y neumáticos de alta tecnología se utilizan mucho para sustituir todas las operaciones manuales excepto unas cuantas. '
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Polea tensora
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Contrapeso
Fi¡ura 2. 5 s·istemas de t
Polea impulsada
.
ens1onado de las ba d n as transportadoras.
Trans¡Jortación de la 1ne1za
45
Se pueden usar varios métodos para minimizar el choque de Ja carga sobre Ja banda. Un arreglo típico se muestra en la figura 2.6 doncte los finos prjmero se criban sobre Ja banda para proporcionar un colcl1ón a las piezas de roca más gra11des. Los canales (cl1utes) de alimentación se diseftan para entregar la masa de material al centro de la banda y a una velocidad cercana a la de Ja banda. fdeal1nen te debe ser la misma, pero en la práctica esta condición rara vez se obtiene, particularme11te con arena húmeda o materiales pegajosos. Cuando las condiciones lo pennitan, el ángulo de] canal debe ser tan grande como sea posible, permitiéndole de éste modo ser colocado gradualmente a menores ángulos hasta que la banda alcance la velocidad de flujo correcta. El material, particularmente si es pesado, o en for1na de terrones, nunca debe golpear verticalmente la banda. Actualmente los deflectores de los canales de transferencia, para guiar el flujo del material, frecuentemente se controlan mediante cilindros hidráulicos. La banda transportadora puede descargar en la polea principal o se quita la carga antes de llegar a esta polea. El dispositivo más satisfactorio para llevar esto a cabo es un volteador o banda viajera, la que está f orinada por un juego de poleas por medio de las cuales la banda se eleva y dobla hacia atrás para así proporcionar un punto de descarga localizado. Generalmente se halla montada sobre ruedas, que corren sobre rieles . de manera que la carga se puede entregar en varios puntos, ya sea sobre una gran tolva o en varias. El canal de descarga sobre el volteador puede entregar en uno o en ambos lados de la banda. El volteador se puede mover a mano, por las puntas extremas de las cuerdas de un tambor elevador reversible, o por un motor. Puede ser automático, moviéndose hacia atrás o hacia adelante bajo la fuerza del impulso de la banda.
Criba
• •
Fi1Rr• l. 6 Sistemas de carga de banda.
Manejo de menas 46
Las bandas reciprocantes o de vaivén son unidades transportadoras independientes reversibles montadas sobre carruajes, lo cual les ' ' permite moverse longitudinalmente para descargar a cualquier lado del punto de alimentación. El alcance de distribución es aproximadamente el doble de la longitud del transportador. Frecuentemente se prefiere estas bandas a las viajeras para los sistemas de almacenamiento permanente porque requieren menos altura libre y como no tienen reverso, maltratan menos a las otras bandas. Cuando la limitación del espacio no per1nite la instalación de una banda transportadora, se pueden usar los elevadores de canjilones (figura 2.7). Estos proporcionan solamente bajas velocidades de manejo, tanto en la transportación horizontal como en la elevación del material. El elevador consiste de una línea continua de recipientes en forma
Figura 2. 7 Elevadores de ca 'il DJ ones.
Al1nacenam ien to d e la m ena
47
de cubos u~idos por remaches a dos cadenas sinfín que corren sobre rieles Y son 1mpu~sados por ruedas dentadas. Los recipientes se voltean de n1anera que siempre per1nanezcan en una posición hacia arriba y se descargan por medio de una rampa colocada para acoplar una zapata al recipiente volteándolo así a la posición de descarga. En la mayor parte de las plantas modernas el transporte hidráulico de la corriente de mena normalmente sigue a la transportación en sec.o en la etapa de molienda. En algur1os casos la pulpa se puede hacer fluir a través de canales abiertos por gravedad. Los lavaderos son canales ligeramente inclinados de sección rectangular, triangular o se1ni-circular, en los que los sólidos se acarrean en suspensión, por deslizamie11to o rodamiento. La pendiente debe aumentar con el tamaño de la partícula, con el contenido de sólidos en suspensión y con la gravedad específica del sólido. El efecto de la profundidad del agua es con1plejo; si las partículas van en suspensión, es ventajoso un lavadero prof11ndo porqtte at1men ta la velocidad de los sólidos transportados. Si las partículas viajan por rodamiento, un flujo profundo puede ser contraproducente. En plantas de cualquier tamaño, la pulpa se mueve a través de tuberías por medio de bombas centrífugas. Las tuberías deben ser tan rectas como sea posible para evitar la abrasión en las vueltas. El uso de tubería de un tamaño superior al normal es peligroso ya que el movimien to lento per1nite el asentamiento de los sólidos y por consiguiente la obstrucción de la tubería. Los factores que implica el diseño e ' instalación de la tubería con con1plejos e incluyen la relación líquido-sólido, la densidad promedio de la pulpa, la densidad de los constituyentes sólidos, el análisis de tamaño y forma de la partícula Y la 6 viscosidad del fluido. Las bombas centrífugas son baratas en el costo de primera inver7 8 sión y mantenimiento y ocupan poco espacio. ' Normalmente se usan bombas de expansión simple (una etapa), que elevan en casos extremos hasta una altura de 30 m y 100 m. St1 principal desventaja es la alta velocidad que producen dentro de la cám~ra del impul~or. la q~e puede dar por resultado un serio desgaste de este y de la camara misma, especialmente cuando se bombe¡1 arena gn1esa.
ALMACENAMIENTO DE LA MENA
La necesidad de almacenamiento surge del hecho que_ diferen_tes Partes de las operaciones de minado y de n1olienda se reahzan a d1fe-
Manejo de menas
48
·
·
·t
te y otras c6htinuas en
. ,' rentes velocidades, algunas son 1nterm1 en s ocasiones están sujetas a frecuentes interrupciones por reparacion Y sí a menos que se A tes otras son funda1nentalmente, procesos por 1o · ,
proporcionen depósitos para material entre las diferentes etapas sucesivas, la operación total se considera irregular Y consecuentemente no ,
.
econom1ca La cantidad de almacenamiento necesaria depende de la totalidad del equipo de la planta, su método de operación y la frecuencia Y duración de los paros regulares e inesperados de las unidades por separado. Por varias razones, en la mayor parte de las minas, la mena sólo se levanta durante una parte de cada día. Por otra parte, los circuitos de molienda y concentración son más eficientes cuando trabajan continuamente. Las operaciones de la mina están más sujetas a interrupciones inesperadas que en las operaciones en las plantas de beneficio y las máquinas de trituración gruesa están más sujetas a las obstrucciones y rompimientos que las trituradoras finas, molinos de molienda y el equipo de concentración. Consecuentemente, la mina y la planta de mena gruesa deben tener una capacidad horaria más grande que las plantas de trituración fina y de molienda y entre ellas se deben situar d~pósitos de almacenamiento. Por lo general, las interrupciones en la mina, ~speradas ? in~speradas, no exceden a 24 h de duración y las reparaciones ord1nar1as de la planta de trituración gruesa se pueden hacer dentro de un período igual si se cuenta con un buen suministro d~ partes de repuesto. Por lo tan to, si se man tiene en reserva un suministro de mena que ha pasado la planta de tn·tu rac1on ·, gruesa por 24 h al frente del propio molino, éste se puede man tener independien temente de las paradas de menos de 24 h de duración en la . 1 1 d t ·t ·, m 1n a y a p anta e n urac1on gruesa. Es prudente tomar p .d . da similar de molino Y para hacer ést rov1_ ~netas para una para· , n ener todo el t1emp · vac10 capaz de maneJ·ar el tonel aje . dº1ar10 . de la . o un espacio 1 s· en muchos de los molinos mode mina. in embargo, . rnos muy grand m1camente posible· en la actual·d d . es, esto no es econ6' I a existe una t d · tales molinos con depósitos de 1 en enc1a para diseñar . a macenam 1ento , temen te proporcionando me d mas pequeños, frecuennos e un sum·n· t d . 1 nos; la filosofía es que el al . Is ro e mena de dos tur· macenam1ento n 0 1 h Y en a1gunos casos puede t e ace nada a la mena ·, ' ener un efecto d dac1on de la mena. Los sulf . a verso permitiendo la oxi, · uros 1nestabl d m1n1mo Y la mena húmeda es se eben tratar con retraso mo y no se puede de1 a que se congela Y será dºf' ·1 d :Jar expuesta al frío ex~ 1 ic1 e mover.
Alriiacena1niento de la 1nena
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E~ almace11amie11to tiene la ventaja de p~r1nitir el mezclado de me-
na . diferentes para proporcionar una alimentación consistente almo1·no Las banda'"' transportado · .. J • ras rec1procante y v1aJera se pueden usar ain bas para el material dentro de lo s d epos1 ,, · t os d e a1m acena. 111 ezclar . 111ie11t~. Si ~as unidades se m.ueven hacia atrás y hacia adelante a lo largo del ap1lainiei1 to los matenales se extienden y mezclan en donde se pt1edan aprO\'ecl1ar. Si las unidades forn1a11 apilamientos separados para cada calidad de n1 ena, se puede lograr una mezcla combinando el flujo d los ali1~~11tadores seleccionados sobre una banda transportadora de recuperac1011. Depe11diendo de la naturaleza del material tratado, el ahnacenan1ie11to se realiza en pilas, tolvas o tanques. Los apilan1ientos de reserva frecuentemente se Jsan para almacenar n1ena gruesa de poco valor al aire libre. En el diseño de los apilamie11tos de reserva, es necesario conocer principalmente el ángulo de reposo de la mena, el volumen que ocupa la mena quebrada y el tonelaje. Au11qt1e el tnaterial se puede recuperar de los apilamientos de reserva por cargadores de cucl1arón frontal o por recuperadores de canjilones. el n1étodo más económico es por el sistema de túnel de recupe9 ración, puesto que requiere un mínimo de mano de obra para operar. Este método resulta especialmente apropiado para el mezclado por alimentación partiendo de cualquier combinación de aberturas. Los apilamientos cónicos de reserva pueden recuperarse por un t·ú nel que corra a través del centro, con una o más aberturas de alime.ntación que descargan por puertas, o alimentadores, sobre la banda recuperadora La cantidad de material recuperable, o el almacenamiento activo, es alrededor del 20-25% del total (figura 2.8). Los apilamientos de reserva alargados se recuperan de una manera similar; el almacenamiento activo es de 3(}35% del total (figura 2.9). Para la alimentación continua de mena triturada a la sección de molienda. se usan tolvas de alimentación para transferir el material Almacenaje activo
grueso desde las bandas, ferrocarril y camiones. Dichas tolvas están hechas de madera, concreto o acero. Deben ser fáciles de llenar permitiendo la salida continua de la mena a través de las puertas de descarga sin " ahorcamiento" del material y sin oportunidad para que se segregue en fracciones gruesas y finas. La descarga debe ser adecuada y si la tolva es grande, se saca el material de varios puntos alternados. Las tolvas de fondo plano no se pueden vaciar completamente Y deben retener un tonelaje sustancial de roca muerta. Esto, sin embargo, ofrece un colchón para proteger el fondo contra el desgaste y tales tolvas son fáciles de construir. Sin embargo, este tipo de tolva no se debe usar para menas fácilmente oxidables las cuales pueden envejecer peligrosamente y mezclarse con el suministro de mena fresca. En tales casos, las tolvas con fondos inclinados son mejores. El almacenamiento de pulpa en gran escala no es tan fácil como el almacenamiento de mena seca. Los tanques acondicionadores se usan para almacenar suspensiones de partículas finas para dar tiempo a que tengan lugar las reacciones químicas. Estos tanques se deben agitar continuamente, no sólo para facilitar el mezclado, sino también para evitar el asentamiento del material y la obstrucción subsecuente. Los tanques a~itadores. se colocan en la línea de flujo de la pulpa cuand~ es necesano corregir pequeñas variaciones de operación en la veloc~dad de al~ment~~ión. Su contenido se agita resolviendo, soplando aire o por c1rculac1on a través de una bomba.
ALIMENTACION Los alimentadores son necesa . . - . eotriente uniforme de me nos s1e_mpre que se desea entregar • con un· . na seca o humeda, puesto que tales me• ti iform1dad desde un depósito de almacenamiento po a través de una e t'ipo de mecanismo. ompuerta, excepto cuando se re
•
#
.A /i111en tac1012 51
La ali111entación es principalmente una operación de transporte en q11e la distancia recorrida es corta pero requiere una velocidad de paso bien regulada. Ct1a11do las operaciones sucesivas se realizan a la misma velocidad, no es necesario interponer alimentadores. Sin embargo, cuando las operaciones principales se interrumpen por una etapa de almacenamiento, es necesario usar un alimentador. Un alimentador típico consiste en una pequeña tolva! la cual puede ser IJarte integral de una gran tolva, con una compuerta y un transportador adect1ado. Se han diseñado alimentadores de muchos tjpos, principalmente alimentadores de placas, banda, cadena, rodillos, rotatorios. discos revolventes y vibratorios. En la etapa de trituración primaria, normalmente la mena se tritura tan pronto como sea posible después de su arribo a la superficie. Los montacargas, vagones, camiones y otros vehículos de manejo de materiales son inter1nitentes en sus llegadas mientras que la sección de trituración, una vez arrancada, requiere una alimentación constante. Las tolvas de compensación (tolvas inte1medias) proporcionan una disposición de retención conveniente capaz de recibir todas las cargas intertnitentes y alimentarlas regularmente a través de compuertas a velocidades controlables. El alimentador de cadena Ross (figura 2.10) algunas veces se usa para suavizar el con trol de la descarga de la tolva.
,
PllUr• 110 Alimentador de cadena Ross.
Manejo de menas
52
Este consiste de una cortina de eslabones pesados de cadena, t:n. d 1 t 1 oximadamente en el andida sobre la mena en la salida e a o va apr .~ gulo de reposo del mineral. La velocidad de alimentac1on se controla automática o manualmente, en tal forma que cuando los e~labones de la cadena se mueven, la mena sobre la cual descansan comienza a deslizar.
Las trituradoras primarias dependen para su operación normal del
hecho que enire la roca quebrada exista una cierta cantidad de vacíos. Si toda la alimentación se dirige a una trituradora de quijada sin eliminar previamente los finos, puede ser peligroso cuando ha habido segregación del material grueso y fino en la tolva. Dichos finos podrían pasar a través de las zonas superiores de la quebradora y caer dentro de la zona final de clasificación por tamaños para llenar los huecos. Si la mena que llega a cualquier nivel y sobrepasa a la que sale, tal parece que se está tratando de comprimir una roca sólida. Este llamacto·''empaquetamiento de la cámara de trituración'' es tan seri0 como • la pieza de hierro vagabundo en la trituradora y puede causar mayor daño. Por lo tanto, es práctica común ''escalpar o limpiar'' la alimentaci~n de la trituradora, con cribas de trabajo pesado conocidas como pa"illas que normalmente preceden a las trituradoras y que quitan los finos Y tamaños menores. Se han desarrollado alimentadores a las trituradoras prima~as que limpian y alimentan en una sola operación, tales co~o ~os alimentadores de parrilla vibratoria. El alimentador de barras el1pt1cas (figura 2.11 _) consiste de barras elípticas de acero que
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iaura 2. 11 Secc1on tr ansversal de alimentad
or de barras el'ip t"icas.
Aliinen tación
53
for1nan el fondo de una tolva receptora y se colocan con los ejes más grandes de las elipses en posiciones alternadas vertical y horizon talmente alternadas. El material se vacía directamente a través de las barras que giran en la 111isma dirección, todas al mismo tiempo, de manera que el espaciado permanece constante. A medida que unas giran hacia abajo, las sigt1ien tes giran hacia arriba, impartiendo un movimiento de balanceo Y rodamiento a la carga. Este mecanismo suelta los finos, los cuales se criban a través de la carga directamente sobre una banda transportadora, mientras que los tamaños grandes se mueven hacia adelante hasta ser entregados a la trituradora. Este tipo de alimentador probablemente es el más apropiado para manejar materiales húmedos o altos en arcilla, tal como laterita, en vez de menas duras y abrasivas. El alimentador de placas (figura 2.12) es uno de los alimentadores que más se usan para el manejo de mena gruesa, especialmente la alimentación de la trituradora de quijada. Su robusta construcción consiste de una serie de placas de acero al alto carbono o acero al manganeso, unidas con pernos a fuertes cadenas que corren sobre ruedas dentadas de acero. La velocidad de descarga se controla variando la velocidad o la altura de la capa de mena por medio de una compuerta ajustable. Con frecuencia se prefieren los alimentadores de placas a los reciprocantes de placa que empujan la mena que está en el fondo de la tolva hacia adelante con golpes controlados en velocidad y amplitud, ya que estos requieren menos fuerza impulsora y proporcionan una alimentación más continua y potencia uniforme.
Fipra 2.12 Alimentador de placas.
Manejo de rnenas
54
Los alimentadores de banda son transportadores de banda corta que se usan para controlar la descarga de material de los canales inclinados (chutes). Frecuentemente estos reemplazan a los alimentadores de placa para mena fina y cada vez se usan más para manejar mena gruesa de la trituración primaria. En Similkameen, Columbia Británica. y Palabora en Suráfrica se instalaron estos alimentadores para manejar mena triturada. Estos alimentadores tienen 2.45 m de ancho requiere11 menos altura de instalación, el costo es sustancialmente menor y se pueden operar a velocidades sustancialmente más altas que Jos alimentadores de placas. 1 o )
)
REFERENCIAS l. Pryor, E. J., Mineral Processing, ElseVler, Londres, 1965. 2. Wills, B. A., Ore handling methods in mineral process1ng J Camborne Sch. Mi11es 75, 34 (1975). , .
3. 1:1o~as, A. R., Underground mining seeking higher productivity Eizgng M' (junio 1976).
4 ·
~~~~!· ~~¡>Cir~ª;~~b~::~~ :;~~lems for
J 149
zn. ·
'
a large concentrator, AIME Annual Meeting
5. Wlute, L., Processing respo~d1ng to ne\v de111ands, Engng Min. J. 2 19 (junio 1976) 6.
Loretto, J. C., Y Laker, E. T., Process pipi11 and l
.
1;;;cess~g Plant Design (ed. Mular Y Bhappu), ~IMM~ .u;;:e:~a~~~~r~:;;·
.
en Mineral
7. . on., ydraulic transport of minerals, lvfi11 Mag. 248 (abril 197?) ' . 8. Anon., Pumps for the min1ng industry Min Mag 569 . . - . 9. Di~tiker, F. D., Belt conveyor selecti~n an.d sto~k .. (junto 197 8.).. Mineral Processing Plant Design (ed Mula d Bh p1ling and recla.im1ng applications, in 10. Shoemaker, R. S., Aspects of min · r an . appu), AIMME, Nueva York, 1978. 78~ 29 (1978). eral processing plant design, J. Cambome Sch. Mines
CAP.ÍTULO 3 ~onta i i a
contro
JNTRODUCCION
La. co11tc.1bilidad inetalúrgica es una característica fundamental con1ún a toclé1s las operaciones metalúrgicas eficientes. No solamente se usa para determinar la distribución de los varios productos de una planta ele beneficio y Jos valores que contienen, sino que también se usa para controlar las operaciones, puesto que los valores de recuperación y el grado que se obtiene con el procedimiento de contabilidad son indicaciones de la eficiencia del proceso. 1 Una buena contabilidad metalúrgica permite mantener una estrec}1a vigilancia sobre las pérdidas de la planta y sobre los procedimientos de muestreo y ensaye. Si las recuperaciones teóricas que determina la contabilidad y las recuperaciones reales que señala el proceso de Jos productos, difieren por más de 13, indica que existen grandes pérdidas no contabilizadas, que probablemente son el resultado de muestreo y ensayes mal hechos.
MUESTREO Y PESADO DE LA MENA
El pesado y muestreo se deben realizar antes de que el material
esté sujeto a pérdidas en la planta de beneficio. Para poder hacerlo así, estas operaciones se llevan a cabo sobre la mena tal como sale de
la mina cuando entra a la etapa de trituración primaria. El pesado SS
Contabilidad metalúrgica Y co11trol
56
•
se puede efectuar satisfactoriamente, pero el muestreo preciso no es posible a causa de la gran variedad de tamaños de partícula Y heterogeneidad del material que se está manejando. Esta dificultad influye particularmente en la preparación de una muestra de humedad, un requerimiento fundamental, puesto que todos los cálculos se llevan a cabo sobre la base de pesos de material en seco. La mena que sale de la mina y burdamente triturada, tiende a segregarse y es muy probable que los contenidos de humedad de los finos y del material grueso sean de un grado diferente. Probablemente será necesario tomar al menos el 53 del .Peso total de la mena como una muestra primaria si se desea obtener el grado de exactitud necesario. El tamaño de la mena se debe reducir por etapas sucesivas, reduciendo la masa por una división de muestra o ''corte'' entre cada etapa. Por esta razón y también a causa del alto costo de capital de una planta de m11estreo diseñada para operar sobre una alimentación gruesa, el muestreo y pesado exacto de la roca bruta normalmente se limita a aquellos casos donde dos menas se contabilizan por separado Y no es posible operar secciones de trituración en paralelo. Por lo tanto, las .operaciones de pesado y muestreo se efectúan, siempre que. s.e~ posible, cuando la mena esté en estado de más finamente d1Vld1da. Muestreo de humedad
Mientras que toda la contabilidad metalú . . . rgica requiere el conoClmiento exacto d l e peso en seco de los sólidos . materiales reales contienen varios d que se maneJan, los tomar muestras para medir exactgra o~ de humedad Y se deben inuestra húmeda Y la muestra de a:en e ~ste constituyente. La la misma cantidad de materi 1 t , nsaye ideales se preparan de cano al equipo de pesado eª' omandose. ambas de un punto cer· d . on un maneJo . ebidos a la humedad 0 al d apropiado, los errores más bajos niveles posibles En ~eca ~ubsecuente se reducen a los forma de muestreo al a-~r P a pdract1ca, es común encontrar alguna ~ ara eterminar l h menos exacto de los métod umedad. Este es el b os comunes de arato Y más rápido. Por este m ~t d muestreo, pero es el .m# ftsaQ · e o o se sel · ~ ~tidades de material de l d.fi ' ecc1onan al azar peq • mezclan para formar la b osd i erentes lugares en la gran rn ... . . w.gura que la muestra ~:e ~ la muestra final. El muestreo tes sellados, suponiend co ecta rápidamente Y se coloca o que el error debido a lo rudim
?
ª
ftftiestreo J' pesado de la mena
rio del método sea menos
Las muestras to
d
57
ue e
·
.
reo mas e aborado.
ma as al azar para deter1ninación de la humedad f recuen del ex t remo de una banda transportadora , t emen t e se toman . despues que ~l material pasa sobre el aparato de pesado. Inmediatamente despues . se pesan las muestras hu' me d as, secad as a una tempera tura apropiada hasta que toda el agua higroscop1ca , · sea expu1sad a y en t onces se pesan de nuevo · L a d'f · en peso representa la 1 erenc1a h u111edad Y se expresa como:
% de humedad =
La
Peso en húmedo - Peso en seco X 100 (3.1) Peso en húmedo
te~p~..ratur,a. de secado no debe ser tan alta que ocurra la
descompos1c1on, f1s1ca o química, de los minerales. Los minerales sult..urados so11 particular1nente propensos a perder dióxido de azufre si se sobrecalienta11; las muestras no se deben secar a temperaturas por arriba de 1OSºC. Muestreo para ensaye
El muestreo es el medio por el cual se toma una pequeña· cantidad de material de la masa principal en forma tal que sea representativa de la cantidad mayor. Una gran responsabilidad recae sobre una muy pequeña muestra, de manera qt1e es indispensable que la 2 muestra sea realmente representativas de la masa total. Siempre que sea posible las muestras se toman del material cuando ya se redujo hasta el tamaño más pequeño compatible con el proceso. Por ejemplo, la pulpa de mena molida es más fácil muestrear Y proporciona resultados más exactos que la alimentación de la tritu-
tl
en caída libre, haciendo cortes en ángulos rectos a través .-...·e nte. La buena práctica demanda una muestra de toda la
ya que puede existir segregación o cambio de composición de la misma. Cuando un cortador de muestras se mueve conti-
Contabilidad metalúrgica Y co11trol
58
nuamente a través de la corriente a una velocidad uniforme, la muestra totnada representa una pequeña porción de la corriente total. Si el cortador se mueve a través de la corriente a intervalos regulares produce muestras cada vez mayores que se consideran representativas de la corriente en el momento que se tomó la muestra. El muestreo depende de la probabilidad y mientras más frecuentemente se tome la muestra incrementada, tanto más exacta será la muestra final. El método de muestreo ideado por Gy se utiliza con frecuencia para calcular el tamaño de la muestra necesaria para dar el grado requerido de exactitud. El método toma en cuenta el tamaño de partícula del material, el contenido y grado de liberación de los minerales así como la forma de la partícula. La ecuación básica de muestreo de Gy se escribe como
•
Cd M= - 2 s
3 '
(3.2)
donde Mes el peso mínimo necesario de muestra g), Ces Ja constante 3 de muestreo para el material del que se toma la muestra (gcm- ), d es la dimensión de las piezas más grandes en el material que se va a muestrear (cm), y s es la medida del error estadístico que se puede tolerar en el ensayo de la muestra, o el error que se comete durante el muestreo. El términos se usa para obtener una medida de la confiabilidad en los resultados del procedimiento de muestreo. La desviación estándar de una curva de distribución normal que representa los datos de la frecuencia de ensaye al azar para un gran número de muestras 2 tomadas de la mena es s y la varianza es s . Si se supone una distribución normal, 67 de 100 ensayos de muestras quedarán dentro de ± s del ensayo real ; 95 de l 00 estarán dentro de ± 2s del ensayo real y 99 de 100 quedan dentro de± 3s del e~sayo real. Para la mayoría de los propósitos prácticos, una oportunidad de 95 veces en 100 de estar dentro de los 1ími tes prescritos es generalmente un nivel aceptable de probabilidad. La varianza r~al que se determina por la ecuación de Gy difiere de la que se ~bt1ene en la práctica porque usualmente es necesario efectuar un numero de pasos de muestreo para obtener la muestra de ens~ye Y además existen errores en el ensaye. La varianza práctica (o vanan~a total) por lo tanto sería la suma de todas las otras variable5t es decir,
Muestreo y ¡;esado de la me11a 59
~s
valores de Ss (?1uestreo) y Sa (ensayo) normalmente son peq ue11 os, pero se prodr1an determinar ensayando un gran número de porciones ~e la mi~m_a muestra (al menos 50) para obtener sª2 y cortando un numero s1m1lar de muestras de una forma idéntica y ensayando cada una para obtener (S.z2 + Ss2 ). Sin embargo, para el muestreo 2 de rutina de la planta, s se puede asumir igual a Sr 2 . La constan te de muestreo C es específica para el material del que se toma la muestra, teniendo en cuenta el contenido mineral y su grado de liberación. C= fglm,
donde fes un factor de forma, que se toma como 0.5, con excepción para las menas de oro, donde es 0.2, g es factor de distribución de partícula, generalmente se toma como 0.25 , a menos que el material esté clasificado por tamaños muy exactos, en cuyo caso se usa un factor de 0.5; 1 es un factor de liberación, con valores entre O para material completamente homogéneo y 1.0 para material completamente heterogéneo. Gy ideó una tabla (que se muestra abajo) basada sobre d, la dimensión de las piezas más grandes en la mena que se va a muestrear, la que se puede tomar como abertura de la criba por la cual pasa del 90-953 del material y L, el tamaño en cm en el cual, para propósitos prácticos, el mineral estará casi todo libre , Jo cual se calcula microscópicamen te. Los valores de l corresponden a los valores de Tamaño Superior Tamaño de liberación
'
0.8
0.4
0.2
d - L'
0.1
O.OS
con los valores de la tabla Y m es un factor de
com~,o
ralógica que se puede calcular por la siguiente expres1on 1-a ] m= [(l-a)r+at • a
Contabilidad metalúrgica Y control 60
donde r y t son las densidades medias del mineral valioso Y los minerales de la ganga respectivamente y a es el contenido mineral promedio fraccionario del material que se está muestreando. Este valor se determina ensayando varias muestras del material. La ecuación de muestreo de Gy se utiliza ampliamente Y esto se simplifica usando regla de cálculo o calculadora para obtener rápidamente 3
los requerimientos del muestreo. La ecuación asume que las muestras son tomadas al azar, sin influencia alguna y es más aplicable a corrientes de mena transportadas sobre bandas o en corrientes de pulpa más bien que a depósitos en montón que resultan parcialmente inaccesibles al muestreador. La ecuación proporciona el peso teórico mínimo de la muestra que se debe tomar, pero no establece cómo se debe tomar ésta. El tamaño de cada porción en el caso del muestreo de corriente y el incremento entre los cortes sucesivos debe ser tal que se recupere el peso sufí.ciente para que sea representativo. Siempre que sea posible o práctico, se debe tomar de 2 a 3 veces el peso mínimo de la muestra para tener en cuenta las muchas incógnitas, aunque por supuesto, el sobremuestreo se debe evitar para impedir problemas en el manejo y la preparación. La ecuación de Gy se usa par~ ilustrar los beneficios del muestreo _material cuando se encuentra en su · estado más finamente tliv1d1do. Al considerar, por ejemplo, una mena de plomo que ensaya alrededor del 5% plomo _Y qu~ es posible _muestrear rutinariamente para ensaye hasta u~ n1 vel de confiabilidad de 9 5 veces de 100± 0.13 La galena libera casi toda la ganga de cuarzo a un tamaño de part icula de 150 µm. -Si el rr:uestreo se realiza durante la trituración cuando el ta1na110 su per1or de la mena es 25 mm~ entonces , 1
d:
P?.
d=2.5 cm ')' - 0.1
... s -
5- =
'
o.O l
0.02. Por lo tantos=
el 2.5 L = 0.015 = 167, Por lo tan to de la tabla, l
Al suponer que la gale11a es es ~
.
'
, .
= O.05
Muestreo y pesado de la mena 61
Por lo tanto
a= 0.058,
Por lo tanto
m = 117.2 g cm
r == 7.5,
l
= 2.65.
3.
C = fglm= 0.5 X 0.25 X 0.05 X = 0.73 g cm 3 . M=
Cd 3
s
2
) J7.2
= 114 kg.
En la práctica, por consiguiente se deben muestrear alrededor de 300 kg de mena para obtener el grado de confiabilidad necesario. Aquí no se toman en cuenta las divisiones adicionales necesarias de muestras anteriores al ensaye. Sin embargo, si el muestreo de la corriente de pulpa tiene lugar después de la molienda hasta el tamafto de liberación de la mena , entonces d = 0.015 c1n y suponiendo que se ha obtenido la clasificación por tamafto regt1Jarmente cercana,
r lo tanto &A&
C=0.5 X 0.5 X 0.8 X 117.2 = 23.44 g cm - 3• M=0.8 g.
emblrgo, un peso tan pequefto de muestra no se pued_e cor\lesde lliút'corriente de pulpa, ya que no hay tiempo '"'ªª dentro~ fa corriente, variaciones en el ensaye y , ptutft\ila, etc. S"m enibargo, se puede usar como una guia ta~ córtar eifcada paso del cortador, el intere se ct e por Id fluctuaciones en la calidad de la
tutomáticos operan por a éS del material a meora 10 tuberfa. Es
Contabilidad inetalúrgica y control
62
Et ancho del cortad or,
. a para que dé un peso w se se1ecc1on , '
- 0 que las part1cud be ser tan pequen aceptable de muestra, pero no e Las partículas que gol.fi ltad para entrar. d 1 icu arroJ· a das fu era y las más grandes tengan .b.d bablemente sean 1 pean los bordes del reci or pro . ( -d) donde d es 1 ancho efectivo es w ' no se acumulen, de manera que e cho efectivo es más , 1 Por lo tanto e1 an el diámetro de las particu as. _ ue ara las grandes. Para regrande para las partículas pequenas q P ·, del ancho del . able la re 1ac1on 1 ' d ducir este error hasta un n1ve razon cortador al diámetro de la partícula más grande debe ser tan gran e como sea posible con un valor mínimo de 20: 1. Todos los si;temas de muestreo requieren un aparato de mu:streo primario o cortador y un sistema para ~rans~~rtar el m~~e::al colectado hasta un lugar conveniente para la tnturac1on Y una d1VIs1on adicional de n1uestra (figura 3.1 ). Hay muchos tipos diferentes de cortador de muestra; el muestreador tipo Vezin (figura 3.2) se usa ampliamente para muestrear las corrientes de mena que caen. Consiste de un cortador revolvente en forma de sector circular con dimensiones tales como para cortar la corriente total de mena Y desviar la muestra hacia un canal para muestras separado. El muestreo de pulpas sigue el mismo procedimiento ya esbozado para los materiales secos, en donde la extracción de material se hace por medio de un cortador desplazándose a través de toda la corriente a intervalos determinados. Se usan muestreadores automáticos, llamados válvulas poppet (válvulas de disco con movimiento 4 horizontal) (figura 3.3), los que muestrean la pulpa directamente de las tuberías. Estas válvulas consisten principalmente ae un pistón que opera neumáticamente, sumergido dentro de la tubería, la que por lo general es elevadora y que transporta la corriente de pulpa; el pistón en la posición ''abierta'' permite el paso de una muestra de la corriente de pulpa y en la posición ''cerrada'' evita el paso de pul· pa a la línea de muestreo. El ciclo de abrir y cerrar se controla por un cronómetro automático, un controlador de nivel de muestra o por otros medios que dependen de las circunstancias; el volumen de la mu~stra se determina en cada corte por el tiempo que transcurre con la valvula levantada de su asiento.
La muestr~ . ~~siva requiere un mezclado y secado completos antes de la d1VIs1on adicional hasta producir un tamaño razonable para el ensaye. Los Principios implicados en la reducción del material hasta obtener la muestra d 1 · e ensaye son os mismos que los que se ex·
ftit str
t)
J pesado de la 11iena 63
Muestreador •
•
Qnmar10
Fluj o del producto principal Alimentador
os
14tgura :.i.I Sistema representativo de muestreo.
plicaron cuando se consideró la colección de la 1nuestra bruta. Para obtener los mejores resultados, la muestra n1asiva debe ser tan homogénea como sea posible. Si se logra la completa hon1ogeneidad del material, entonces cualquier mejora obtenida por el inétodo de n1uestreo será representativa de los materiales. Las 111enas y conce11trados .que contienen partículas gruesas son n1enos l101nogéneos qt1e aquellos que contienen partículas finas y siempre es necesario tomar una -llluestra más grande del material grueso para qt1e sea representativa . ....&pre que sea posible se precede una etapa de muestreo con una Ucción en el tamafto de la partícula, el número de etapas depende tamafto de la muestra original y del equipo disponible para la tri-
·¡·dad metalúrgica y corztro/ Conta b z z
64
•
Tolva de ali. mentación
Cortamuestras
•
+
Muestra
Corriente principal de la mena
Figura 3.2 Muestreador Vezin.
turación. El peso de la muestra necesaria en cada etapa de la división de la muestra se determina usando la fórmula de Gy. Por ejemplo, considerar el mtiestreo de la mena de plomo mencionada anteriormente, desde el circuito de trituración a un tamaño superior de 20 mm. · Cada muestra del incremento que se tome, representativa de la mena en el momento del muestreo, se transporta, ya sea automática o manualmente, al sistema secundario de muestreo para que se divida aún más y se realice un nuevo muestreo. Suponga que la muestra se tritura en tres etapas, a 5 mm, 1 mm y finalmente, para ensaye a 40 µm, y se toma una muestra después de cada etapa, entonces hay en total cuatro etapas de muestreo el cuadrado del error total producido en el muestreo es la suma .de los cuadrados de los errores causados en cada etapa, es decir
Si se supone un error igual en cada etapa, entonces
s; = 4Si.
•
ftf11estreo
l
pesado de la
ine11a
65
Pipo 3.3 Muestreador de válvula poppet dirigiendo la muestra a un recipiente.
?eflotanto
2 s2 52 52 s¡ S1 = 2= 3= 4= 4
que se desea alcanzar un nivel de confianza en el ensaye 0.1%Pb en 95 veces de 100
s, =0.01. Sf =S~=S~=:Si=0.25 X 10-
4
etapa de muestreo a un tamaño superior de 20 mm. 3
_ 0.73 X (2.5) = 40() k . M - 0.25 x io- 4 g
Co ntabilidad metalúrgica y control 66
Para la segunda etapa de mustreo a 5 mm, - ~3
(0.5)3_= 14.7 kg. /\tf - 0.25 X 10- 4 X
Para la tercera etapa de muestreo a 1 mm M
= 5.86__:< _(0.1 ); = 230 g. Ü.25
X
10-
Para la cuarta etapa, a 40 µm, _ 14. 7 X ( 4~ X 1Ü M0.25 X 10- -+
4 3 )
= Q.
. 04 g
El sistema de muestreo se puede diseñar a partir de esta información. Por ejemplo, los siguientes pesos se toman teniendo ~n cuenta los errores: Por cada tt1rno se toma 1 ton de mena de la comente de mena triturada, se tritura hasta 5 mm y se toma una muestra de 30 kg. Esta muestra se tritura más hasta 1 mm y se toma una muestra de 500 g, la cual se muele finalmente hasta 40 micras , de ésta se corta una muestra de O.5 g para ensaye . Algunos de los métodos comunes de laboratorio de división de muestras son: Formació1z de un cono y división en cuatro partes. Este es un viejo método Cornish que se usa mucl1as veces en la división de muestras de material. Consiste en vaciar el material forma11do t1n montón cónico, asegurándose de su simetría radial para que dé cuatro muestras idénticas cuando el montón se aplane y divida con un cortador de metal en f orina de cruz. Se toman como inuestra dos partes opuestas, las otras dos se desca1·tan. Con la parte seleccionada como muestra se fo rma un cono de nuevo y se divide en cuatro partes; el proceso con· tinúa hasta que se obtiene una muestra del tamaño necesario. At1n· que Ja exactitud aumenta triturando la muestra entre cada división, el método depe11de m11cho de la destreza del operador. No se usa para muestreos precisos . . Muestre.o en mesa. En una mesa de muestreo (figura 3.4) el ma· ter1al se alimenta por la parte superior de un plano inclinado en el. cual hay una. serie de aberturas. Los prismas se colocan en el reco· mdo de la comente y la separan en fracciones, algo de material cae a través de la abertura para descartarlo, mientras que el material que pennanece so~re el plano pasa sobre la siguiente hilera de prismas y aberturas Y mas material se recupera y así se repite hasta que el ma·
Jtftirstreo J' ¡1e.vad
67
Muestra
Figura 3.4 Muestreador de mesa.
terial que alcanza el fondo del plano se toma como muestra. Los muestreadores de mesa se usan frecuentemente para dividir muestras de 5 kg o más. Muestreador Jones. Este muestreador (figura 3.5) es una caja abierta en fo1·1na de V en la cual están montados una serie de canales en
Fi¡ura 3.S Muestreador Jones.
Contabilidad metalúrgica y control
68
ángulos rectos a lo largo de la línea central que presenta un~ serie de . 1 area , que a¡·1mentan alterna t1vamen te aberturas rectangulares de igua dos cl1arolas colocadas a cada lado del muestreador. La muestra de laboratorio se vacía en el muestrador y se divide en partes iguales por las aberturas, I1asta que después de varios ciclos repetidos se obtiene una muestra del tamaño deseado. La muestra de mena o concentrado se analiza ahora o se ensaya, con el fin de obtener la composición química exacta del material. Los ensayes son de gran importancia, ya que se usan para el control de las operaciones, calcular el rendimiento Y las reservas y calcular la rentabilidad. Los modernos métodos de ensaye son de alta tecnología, exactos y están más allá del campo de este libro. Incluyen los métodos químicos, fluorescencia de rayos X Y espec5 trometría de absorción atómica.
Análisis de rayos X sobre la marcha La instalación de análisis sobre la marcha en las plantas de procesamiento de minerales es una innovación implai1tada en los últimos años, su principal uso se encuentra en el control continuo de procesos tales como la flotación. Los análisis sobre la marcha per1niten detectar un cambio en la calidad y que se corrija rápida y continuamente, eliminando la espera que implican las pruebas de laboratorio fuera de la línea. Este método también deja en libertad al personal experto para un trabajo más productivo que las pruebas de las muestras de rutina. El campo completo de los análisis sobre la m·archa aplicados a la automatización de un concentrador ha sido ampliamente revisado por Cooper. 6 El principio de un análisis sobre la marcha se muestra en la figura 3.6. Consiste básicamente de una fuente de radiación que es absorbida por la muestra lo que provoca el desprendimiento de una radiación fluorescente de respuesta característica de cada elemento. Esta otra radiación la registra un detector que genera una seflal cuantitativa de salida como resultado de la medición de la radiación característica de un elemento de la muestra. La señal de salida del
detector generalmente se usa para obtener un valor del ensayo que se puede usar para con trol del proceso.
Una variedad de técnicas de excitación y detección de rayos X
se ~uede usar en los análisis con rayos X, variando desde los isótopos 7 emisores de rayos gamma hasta la activación de neutrones.s
Mitestreo y pesado de la mena 69
Muestra Radiación caracterfstica
Conversión de la radiación
detectada para contraste
Figura 3.6 Principio del análisis de rayos X sobre la marcha.
Los dos n1étodos prácticos de análisis de fluorescencia de rayos x sobre la n1archa,. son los sistemas de rayos X centralizados y la sonda dentro de l. a cornen te. El análisis centralizado es el que más se aplica. s En este metodo existe una fuente simple de excitación de alta energía para el análisis de varias muestras de pulpas entregadas a un sitio central donde esté instalado todo el equipo. El análisis dentro de la corriente emplea sensores instalados en la corriente de lodo o cerca de ésta y la excitación de la muestra se lleva a cabo con fuentes adecuadas de baja energía, por lo general isótopos radioactivos. 7 Este método resuelve el problema de transportar las muestras representativas de lodo hasta el analizador. Las fuentes de excitación están empacadas en compañía de un detector dentro de un artefacto compacto llamado sonda. El análisis centralizado generalmente se instala en las grandes plantas, que requieren un control continuo de muchas corrientes diferentes de pulpas, mientras que las plantas más pequefias con menos ..corrientes incorporan sondas sobre la base de una inversión de capital
.cú.sbajo. Uno de los problemas mayores en el análisis de rayos X sobre ha es asegurar que las muestras que se presentan a la radiación apresentativas de la masa y que la radiación de respue~ta .s~ ob:de una fracción representativa de esta muestra. La radiacion de · interactúa con el lodo pasando primero a través de una a de delgada película plástica; entonces penetra la muestra que contacto con esta ventana. La radiación de respuesta toma_el o opuesto de regreso al detector. La mayor parte ~e la rad1aabsorbida a unos pocos milímetros de profundidad de la
Contabilidad metalúrrica Y control 70
muestra, de modo que la capa de lodo en contacto inmediato c~n la ventana influye más sobre los ensayos que se producen. La exactitud y confiabilidad depende de esta muy delgada capa que es representativa de la masa del material. La se~egación en el lodo ocurre en la ventana debido a los modelos resultantes de flujo por la presencia de la superficie de la ventana. Esta segregación se elimina por el uso de celdas de flujo de alta turbulencia en el analizador centralizado de rayos X. Los costos de operación y las complejidades del diseño del muestreo y bombeo se evitan en gran medida con los aparatos medidores de sonda situados cerca de la corriente masiva que se va a
ensayar, observando la necesidad del flujo turbulento de la muestra representativa de lodo en la interfase de medición de la sonda. Hay muchos tipos diferentes de sistemas de muestreo disponibles para el análisis sobre la marcha. La compañía Finlandesa Outokumpu desarrolló uno para usarlo con el sistema de análisis Courier 300. 9 Ei1 este sistema se toma un flujo continuo de ml:lestra de cada lodo de proceso para analizarlo. La muestra final de flujo se obtiene por extracciones de dos o tres partes que dependen del volumen del flujo del proceso. Cada lodo fluye a través de una celda
1
sepa~ada en el ª?alizador, donde las intensidades de la fluorescencia
se mide~ a traves de las delgadas ventanas de las celdas· 20 segundos
son el tiempo .de
~edición
para cada pulpa. El sistem'a comprende hasta catorce c1rcu1tos de muestreo (figura 3 .?). d Del flujo en . P~~ceso se toma una muestra primaria de alredeor de 200 1 mtn . Se han desarrollado diferentes . de las celdas de muestra del analiz a d ores a1rededor. de 20UJO a traves 1 · -1
la muestra final se corta del flujo d 1 tema de muestreo secundari l el a mero de lodos. Cada crr· cu1·t
muestr~
m1n y primaria en el sis-
t~ os e muestra, dependiendo del nú·
o 1ene una co ·
tra. El circuito comprende un
t
t
d
rrien e e continua muelt'
piadora para eliminar la mad mues reador secundario, una criba li!lt' t ·, era Y otras bas
ac1on Y un.ensamble de control de nivel
uras, un tanque de alimelt'
En el sistema tipo cortador 1
. muestra primaria son tubos d h, l os extremos de las tuberías de le e u e que gi · , .
d ran s1ncron1camente de uftl Part e a otra sobre los cortad Las QWJa .. d as de los cortado ores e los m ues t readores secundari tanque d e alimentación . res se controlan l . El d . por e nivel del lodo en 1 mentación a la celda d . o o se alimenta desde el t d e muestra del anal· d anque e iza or Por acción de s·
!tfuestreo Y pesado de la mena
71 FluJO del del proceso
1
2. Muestreador pn1nar10 4 5 GPM
3. 5
Conducción a la celda de
4. Bon1ba de sumidero del proceso
Rechazados
Q... 7.
1. 2. 3· 4.
EJ
Muestra regulada
Circuito de muestreo del sistema Cour1er 300 Muestreador primario 5. Celda de muestras Muestreador secundario 6. Muestreador controlado Crrba limpiadora por un contador de tiempo Tanque de alimentación 7. Bombas
Figura 3. 7 Circuito de muestreo del sistema Courier 300.
Los flujos de retorno de la celda de muestra y los rechazos de los !'"'estreadores secundarios se bombean separadamente o retroceden JUDtos hacia los colectores de las bombas del proceso. • • de cenizas sobre la marcha
monitoreo sobre la marcha del contenido de cenizas de los tasa cada vez más en las plantas de preparación de carbón automáticamente los constituyentes que for1nan una te de cenizas. 10 El principio de operación del monitor cepto de que cuando un material está sujeto a la irraos X, una porción de esta radiación es absorbida y el ti rádiación que absorben los elementos de bajo nú(carbono e hidrógeno) es más baja que la absorbida de alto número atómico (silicio, aluminio, hierro), la ceniza en el carbón; de este modo la variación del absorción con el número atómico se aplica directarmin~ón de la ceniza.
Contabilidad metalúrgica Y control
72
Una muestra representativa de carbón se colecta, tritura Y alimenta como corriente continua hacia la unidad de presentación del monitor donde se comprime en una capa compacta unifor1ne. de carbón, con una superficie suave y de densidad uniforme. La superficie se irradia con rayos X de un isótopo de plutonio 238 Y la radiación es ad sorbida o retrocede dispersándose en proporción a la composición elemental de la muestra; la radiación que retrocede dispersada se mide por un contador proporcional (figura 3 .8 ). En el nivel de baja energía del isótopo de plutonio 238 ( 15-1 7KeV), el hierro se excita para producir rayos X fluorescentes, que se pueden filtrar, contar y compensar. El contador proporcional detecta simultáneamente los rayos X que retroceden dispersos y los fluorescentes después que pasan a través de un filtro de aluminio. Este filtro absorbe preferencialmente los r~yos X fluorescen tes, el espesor se selecciona previamente para adaptar el contenido de hierro y su variación. El contador proporcional convierte la radiación a pulsaciones eléctricas que luego se amplifican y cuentan en la unidad electrónica. La velocidad de conteo de esas pulsaciones se convierte a un voltaje que se manifiesta y está disponible, además, para controlar el proceso.
Contador proporcional lleno de gas
Electrodo central del contador proporcional
~
o -o ....ro
\
e
o
(..)
-Q)
-o ro -o
-·-ro
en
-o ro
-
--
IC
CJ)
Ventana de Be Filtro de Al Rayos X secundarios
,...-..- - - -
1 ®00000 1
-Isótopo de Pu 238
~- Rayos
Capa de carbón
X primarios
/
Fiaura 3.8 Sistema sensor de un moru·tor de ceruza. .
A1uestreo Y pesado de la mena 73
Pesado de la mena Se utilizan muchos sistemas ara
·
ta de beneficio. La tendenc· s e as diferentes secciones de una planre om1nante del d · el pesado por lotes es su habilidad ar . pesa o continuo sobre interrumpir el flujo del m t . P man~Jar grandes tonelajes sin 1 equipo de pesado continuo ha ena ·.La exactitud Y confiabilidad del . an meJ orado grand t 1 , . anos. Sin en1bargo el · emen e en os ultimos chas aplicaciones ~ ca:sqaud1peo de pesado est~tico aún se usa para mu, ' su mayor exactitud. 11 Las · tradores de peso son el ti o más .. basculas de band a o reg1s comun . deP una 0 · lde aparatos de pesado continuo Y la ban d a consiste mas po eas transportad oras montadas sobre una báscula automática ~ carga de la banda se trasmite desde la báscula automática ya se~ drrecta1nente o p or un sistema de palan ca hasta un aparato sensor de carga, el cual se puede activar eléctrica, mecánica 0 hidráulicamente. La ~eñal del aparato sensor de carga se combina en general con otra senal que representa la velocidad de la banda. La salida combinada de los sensores de la carga y los sensores de velocidad de la banda proveen la velocidad de flujo del material que pasa sobre la báscula. Un totalizador integra la señal de velocidad de flujo con el tiempo Y el tonelaje total que se transpor ta sobre la báscula de banda se puede registrar en un indicador digital. Normalmente la exactitud es de
ª
1a23. Se pueden hacer pruebas periódicas del registrador de peso ya sea pasando pesos conocidos sobre éste o causando que una longitud de la cadena de rodillos pesada se arrastre desde un anclaj e sobre la sección suspendida mientras que esté corriendo la banda vacía. La mayoría de las concentradoras simples usan solamente un pesador maestro y en el caso de un registrador de peso , probablemente á localizado en algún punto conveniente entre las secciones de "turación y de molienda. Frecuentemente se hace una selección IObre la banda transportadora que alimenta las tolvas de mena fina ya ésta nonnalmente contiene la alimentación total de mena de la
ta.
J..qs .concentrados ~ pesan por lo general después del desagüe , ae el mJteri,al deje la planta. Las básculas automáticas se.usan -1 t ria1 ...aa •~ vgaones camiones o carros. En ocasiones " rna e """ llUIJ .. ~ ' seniciOS de un operador, quien pesa la carga sobre el
74
Contabilidad metalúrgica y control
brazo de la báscula y anota el peso sobre un registro apropiado. Después de vaciar la c,a rga se determina el peso del camión vacío. Este método da resultados dentro de un 0.53 de error~ asumiendo que el operador pese cuidadosamente la carga y anote el resultado con e~ac titud. Con las básculas registradoras, el operador simplemente pesa la carga: entonces gira un tomillo que automáticamente perfora una tarjeta y registra el peso. Las báscu]as modernas pesan automáticamente un tren de mena a medida que éste pasa sobre la plataforma, lo cual elimina por con1pleto la oportunidad de error humano, excepto para la estandarización ocasional. El muestreo, por supuesto, se efectúa al mismo tiempo para la determinación de la humedad. Las muestras de ensaye se to1nan, siempre que sea posible, de la corriente de material en movimiento, como se describió al principio, antes de cargar el material en los camiones. No se recomienda tomar muestras de un vagón o un depósito a causa de la marcada segregación que ocurre al llenarse y con el n1ovi111iento. El 1nL1estreo se debe efectuar sobre un modelo preestablecido12 de ba1·renación del camión cargado. Esto se lleva a cabo introduciendo un muestreador que extrae una muestra cuya longitud es igual a la profundidad total de la carga. Así se evita la remoción selectiva de las partícttlas que se deslizan abajo de la superficie y evita la capa superficial en la cual probablemente l1aya una segregación extren1a debida a la ' 'ibración. Las colas raramente se pesan, si es que alguna vez se hace. Se calculan por la diferencia en los pesos de la alimentación y el concentrado. El muestreo exacto de las colas es indispensable y es fácil . de llevarlo a cabo con exactitud. Frecuentemente se usan los cortadores de muestra automáticos. Medición del tonelaje en las corrientes de pulpa
El tonelaje de sólidos secos en una corriente de pul ¡ . . pa se ca1cu a a d d partir de la velocidad del caudal la densidad de la pul 1 específica del material seco. ' pa Y a grave a .
El método m~s simple para medir la velocidad de flujo de los só·
durante un períod~ ~o~ente de pu~pa hacia un recipiente apropiado se colecta en ese tiem;o iempo ~ed1do. La relación de volumen que La ., proporciona la velocidad de flujo de la pull* proporc1on de sólidos en la pu 1pa se d etermina desde una pequeftl
Muestreo Y pesado de la mena 75
. muestra que se toma mientras e1rec1pient , y secar este volumen conocido de u! e se ~sta llenando. Al desaguar
en esa forn1a se puede usar P pa, se mide el peso de los sólidos y · para calcular el masa d e l fl UJO de la pulpa. Este es un , peso de los sólidos en la pero que da resultados exact metodo que consume tiempo . , os. U metodo que se usa m, . n . li as ampliamente to, imp ca el muestreo de 1 . pero que es menos exacvaso de densidad de volume a corr1e~te de pulpa pero medio de un una balanza especialmente ndcondoc1do. El vaso lleno se pesa sobre gra ua a la cu I f .li de la densidad (figura 3 .9 ). ' ac1 ta la lectura directa
ª
La velocid ad de fluj 0 de 1 dada por: a masa de los sólidos secos, M, es lvl
=
FD~x
100
kg s-1
(3.3)
'
Donde F = ·. velo~idad de flujo de la pulpa (Is -1 ) D = densidad de la pulpa (kg ¡ -1 ) . x = 3 de sólidos en peso de la pulpa S1 la densidad relativa de la mena seca d se conoce t para un litro de pulpa: ' , en onces Volumen = Volumen de sólidos + volumen de agua o sea
lo cual da
1=
.x D
( l 00 - .x) D
lOOd
100
- --- + - - - -
"x =
lOO~~D- - l) D(d - 1)
. (3.4)
Este es un método medianamente rápido, pero tiene la desventaja que la gravedad específica de la mena varía de vez en cuando con el correspondiente efecto sobre el cálculo. La medición constante de la velocidad de flujo del fluido se efecttía con medidores de flujo tales como el rotámetro (figura 3 .10), el frecuentemente se usa para controlar la velocidad de flujo de los "'8ctivos dentro de los circuitos. El principio de la medición de flujo 4el rotámetro utiliza una área de orificio que varía automáticamente • una pérdida pequeña y constante de presión. 21 fluido circula verticalmente hacia arriba a trav·és de un tubo en el agujero disminuye gradualmente hacia el extremo más bajo. dor dentro del tubo está hecho de una sustancia comparatite densa tal como acero inoxidable, aluminio, porcelana u otro , de manera que presente una resistencia al flujo hacia arriba
•u.e
. . d etalúrrica v con trol Con ta bzlzda m 6
Figura 3.9 Medición de densidad de pulpa con lata de densidad.
o se asiente hasta el fondo del tubo cuando cesa el flujo. A cada ve cidad de flujo constante las fuerzas que actúan sobre el flotador est en equilibrio en una altura particular dentro del tubo donde el t.ador per1nanece suspendido en el líquido que fluye. Los rotáme
/Jtiestreo y pesado de Za mena ....,,..... --
1 ~ ,~~ ~
..
'
77 '
-
FP• 3.10 a) Rotámetro. b) Principio de operación.
•tándar no se usan mucho para medir las velocidades de los flujos de Pulpa, Ya que el flotador no se ve fácilmente.
de masa para obtener un registro continuo del tonelaje en seco material de las corrientes de pulpa.
0
Contabilidad nzetalúrgica Y control
78
La unidad de flujo de masa consiste fundamentalmente de un medidor de tlujo electromagnético y un medidor de densidad de fuen .. te radjactiva adaptado a la tubería vertical que conduce la corrie11te de mena que fluye }1acia arriba. 'El principio de operación fundamental del medidor de flujo magnético (figura 3.11) está basado en la ley de la inducción electromagnética de Faraday, la cual establece que el voltaje inducido en cualquier conductor a medida que se mueve a través de un campo magnético es proporcional a la velocidad del conductor. Así, procurando que la pulpa llene completamente la tubería, su velocidad será directamente proporcional a la velocidad de flujo. Generalmente la mayor parte de las soluciones acuosas son adecuadamente conductivas para la unidad y, a medida que el líquido fluye a través del tu bo medidor y atraviesa el campo magnético, se induce una fem en el líquido, la que es detectada por dos pequeños electrodos m edidores virtualmente ajustados en el agujero del tubo; de esta manera registran la velocidad de flujo sobre una hoja o en for1na continua •
Montaje unitario de referencia r
1.·
'
.......
, ,
•
.
•
•
••
\ t
\
r
•
•
.'
t~
Caja terminal
o
:!:-
Bobi na del campo aislada (2 )
#
,,
~
~-, . Tubo dosificador •
,. '
') \
•
~---7/
Núcleo laminado ' 'C'' (2)
t , I
Forro
I .. - ± --
Electrodo sensitivo (2)
Figura 3.11 Medidor de fl . u1o magnético
•
eo J' pesado de la t Af11es r •
11l(?na
79
sobre un integrador. Los devanados d la' bobinas . on ex ·itad~'s pnr un sun1i11istro n1ayor de corriente alt n1a de una fase y estan acomodados alrede~or del tu.bo Para propor'-ionar un ca111po Jnagn~tico unifom1e a traves del aguJero. La unidad tiene n1u has ventajas ·obre los aparatos n1edidores convencionales de flujo. algunas de la~ n1á. notables son que no hay obstrucción del flujo 1naneja lodos, pulpas y líquidos agresivos . , Y es inmune a las variaciones en la d nsidad , viscosidad. pH, pres1011 o te1nperat ura . La densidad del lodo se mide auton1ática )' co11·tint1a111ente con l medidor de densid ad nucleónico (figura 3 .12) 111ediante el t1so de una ~ Cubierta de plomo
Fuente de radiación
Bloques de referencia y obturador
•
Producto medido
~--- Abrazadera de tubo t
1
1
1 1
1 ' I
1
11
I
1
1
1'
l \
1
¡i \
1
1
Detector de radi ación
\
, , ti ! \\ : 1 , 1
' , r
1
~
1
\ \ A la unidad
·J-t--.p~ electrónica
. leónico de densidad . Pipra 3.12 Medidor 11uc
Contabilidad metalúrgica Y control 80
fuente radiactiva. Los rayos gamma que produce esta fuente pasan a través de la pared del tubo y el lodo a una intensidad inversamente proporcional a la densidad de la pulpa. Los rayos son dete~tados Por una cámara de ionización de alta eficiencia y la sefíal eléctrica de salida que se produce se registra directamente como densidad de la pulpa. El instrumento se calibra inicialmente "sobre la marcha" usando métodos convencionales de laboratorio de análisis de densidad de las muestras que se obtienen de la línea. La unidad de flujo de masa integra la velocidad del flujo proporcionada por el medidor magnético de fll,ljo y la densidad de la pulpa, para ofrecer un registro continuo del tonelaje de sólidos secos que pasan a través de la tubería, siempre que se conozca la densidad relativa de los sólidos contenidos en la corriente de mena. El método ofrece un medio exacto y confiable de pesar la corriente de mena y elimina enteramente cualquier error del operador así como los causados por la humedad de la muestra. Otra ventaja es que los aparatos exactos de muestreo, tales como las válvulas poppet, se pueden incorporar en el mismo lugar que la unidad de flujo de masa. Sin embargo, los integradores de flujo de masa son menos prácticos, con las pulpas de concentrado, especialmente después de la flotación, ya que la pulpa contiene muchas burbujas de aire y esto conduce a valores erróneos de la velocidad de flujo y densidad .
SISTEMAS DE CONTABILIDAD Hay dos métodos principales de contabilidad: a) ~l, siste~.ª retrospectivo en el cual se asume que la recupera· c1on teo~c~ es correcta Y la entrada a la planta se calcula de la producc1on. b ) El sistema ''inspección entrada/inspección salida'' en el cual lo que entra a la planta . ~ se mi·de por e1 pesado Y el muestreo exacr1, e· este sistema ya que permite . h acer un chequeo sobre 1aS t ecn1cas de muestreo y ens ayo Y porque la recuperación teórica que se calcul a se compara co 1 ., se obtiene. n a recuperac1on real que Sistema retrospectivo
En este método, se hacen los ens . trado y colas y los pesos de ayos de la abmentación, concé 1os productos se calculan con los datos
~·istemas
de contabilidad 81
esos ensayes. Solamen~e un peso es necesario, generalmente el del concentrado. Por este sistema no hay inspección sobre la recuperación real que se obtiene. Fórmula de dos productos. Se usa en un concentrador simple de
base de metal que solamente produce un concentrado final y colas. En tal caso los únicos ensayes necesarios son los de la alimentación, el concentrado Y las colas, ya que estas son las únicas entradas y salidas de la planta. Si los pesos de la alimentación, concentrados y colas son F, e y T respectivamente y sus ensayos correspondientes son f~ e, Y t, entonces F=C+ T,
(3.5)
es decir, peso de la entrada= peso de salida Ff=Ce+ Tt,
(3.6)
sea, el balance del metal valioso . . Multiplicando la ecuación (3.5) por t se obtiene
0
Ft= Ct + Tt .
Restando de la ecuación (3 .6) se tiene F(f- t) = C(c- t).
de concentración (capítulo l ), . , n Por lo tanto la re1acio
c-t
(3.7)
100% = (f-t)c x 100%. o (c-t}f
(3.8,)
F/C= f-t
ración Ce -
X
'bl
Ff
ntrado son exactos, es post e aasaybs y el pe.o del ~=ta Por ejemplo, si se producen el balmee do .mlM de la p 42%de metal, desde un grado - ! : ~-.. , al de O. 79%' entonces de la ecuade 3.5~ y dejando co.
e!lll:
c,~0 ntabilidad metalúrgica Y control
82
42.0-0.79 - 15 21 F/C = --· 3.5-0.79
Por lo tanto
F= 15.21X249.2=3790.3 t.
Entonces
T=f-C=3790.3-249.2=3541.l t.
Al1ora el balance de masa se puede tabular como se muestra en la tabla 3 .1. La fórmula de dos productos da un método exacto de contabilizar, siempre que los valores de las cabezas Y las colas sean exactos. Los pequeños errores en el muestreo del concentrado hacen poca diferencia en la recuperación teórica que se calcula, mientras que los errores en el muestreo de la alimentación y las colas de valor r
Sistema inspección entrada/inspección salida Este es indudablemente el método más satisfactorio para contabilizar. En la preparación de un balance mensual de la planta metalúrgica, si se aplica este sistema, todas las entradas a la plan ta pesan con un alto grado de exactitud y se ensayan sobre una base diaria; mensualmente se conocen exactamente los pesos y ensayos del concentrado. Así es posible obtener las recuperaciones teóricas y reales de la planta lo cual, en un sistema exacto, concuerda hasta O.5 -13 en un período de tres meses. 1 En la tabulación del balance de masa se manifiesta la recuperación real y cualquier discrepancia en el peso del metal se considera como una pérdida no contabilizada, es decir se asume que los pesos del material son totalmente exactos y cualquier pérdida se introduce solamente por muestreo o ensaye. Por supuesto, las pérdidas físicas se presentan sólo en la planta y siempre se debe tratar de mantenerlas tan bajas como sea posible. Las fugas de pulpa de las bombas y el derrame de los canales y tanques, etc., se deben dirigir hacia los coleeTabla 3.1
Alimentación Concentrado Colas
Peso
Ensaye
(t)
(3)
3790.3 249.2 35 41.1
3.5 42.0 0.79
Peso de metal (t)
132.7 104.7 28.0
Distribución de metal (%)
100.0 78.9 21.1
Siste111as de contabilidad
83
tores. desde los cuales el matena . 1 se puede proceso. El de11ame de mat .al regresar a la corriente del · . en de las band puede red ucrr eVItando la sob as transportadoras se recaroa y los transportar por ferro"n....:1 "' concentrados no se deben vaJ.t .u 0 carretera s·1 · humedad en peso, ya que pued . co~tienen menos del 5% de en ocumr sen , d"d Un balance representativo as per I as de poho. muestra en la tabla 3 2 Los palara una planta de dos concentrados se · · v ores sub d yes reales los que se miden . raya os son los pesos y ensa. con exact1 tud La re ., el sistema es del 933 y la .~ · cu perac1on real para . . .~ recuperac1on te, · . ., + distr1buc1on de metal sin cont b.11izar . onca es. recuperac1on real o sea en este caso a Recuperación teórica= 93 .O + 1 _28 = 94 _283 Tabla 3.2 Peso Partida
(t}
Alimen tación 3000.00 Concentrad o 1 185.00 105.00 Concentrado 2 290.00 c.oncentrado total Nrdjdas no contabilizadas -
2710.00
~
Ensa)'O flo 1netal)
3.00 39.00 11 .00 28.86 0.19
Peso de nzetal (t)
90.00 72.15 11.55 83.70 1.15 5.15
Distribución rnetal
de
Fc01¡
100.00 80.17
12.83 9300
1.28 5 "'2
de concentrado ~1qque cuando
se usen los procedimientos más cuidadosos para -los concentrados, aparecen discrepancias significativas entre la ·óh calculada y la real, así como también las diferencias entre y los concentrados recibidos por la fundición. de esas diferencias se eliminan si se vigilan las cantidades trado y productos inter1nedios retenidos en la planta en ores, agitadores, filtros, etc., Y en los canúones y otros decamino entre la planta de beneficio Y la fundición. Se debe inventario mensual de las cantidades y ensayos de los en todas las etapas desde los montones o tolvas de almacehasta los trenes de salida u otro transporte. El cambio en este • se debe sumar a los recibos o restarlo para llegar al verdade la producción. La operación de tal sistema se presenta de la tabla 3.3.
Contabilidad metalúrgica y control
Durante un mes en particular, una fundición recibió de una plan. ta de beneficio 3102 ton de concentrado, analizando 41.53 de metal. El inventario de los concentrados en la sección de distribución de productos se determinó al inicio y al final del mes Y se encontraron las cantidades que aparecen en la tabla 3.3.
Tabla 3.3 Peso (t) a)
3
Peso de metal (t)
metal
Principio de mes Espesad ores Agitadores En tránsito a la fundición
Inventario total
207
44.1 43.9 46.9
92.6 6.6 97.1
432
45.4
196.3
199 25 262
39.6 40.8 39.3
78.8 10.2 103.0
486
39.5
192.0
210
15
b) Fin de mes Espesad ores Agitadores En tránsito a la fundición lnven tario total
Peso (t) Concentrado recibido Cambio de inventario Producción •
3102 + 54 3156
Ensayo
t°/o)
41.5 40.7
Peso de metal (t} 1287 .3 ' 4.3 1283.0
e
--
O~servar que en este caso hubo un i . matenal, el que obviament , ncremento en el inventario de ., e aumenta la prod ., . lUeton en el inventario de metal b . , ucc1on, pero una d~ aJar1a la producción de metal. REFERENCIAS l. FitzgeraJd, M. L Me (1959-60) ' tallurgical accounting and control
1¡erencias
LIStcr, B.,
85
Sampli~g for quan~itative analysis, Min. Mag. 221 (septiembre 1980).
Gy, P. M. Samplzng of Partzculate Materials: Theory and Practice Elsevier Scientific Publlshing Co., Amsterdam, 1979.
s.
'
ears<>n. R. Y Acornley, D., Sampling of pulp streams by m~s of a pneumatically operated poppet valve, Trans. IMM Scc. C 82, 46 (marzo 1973). S~ham, A. Y Steele, T. W., Analytical Chemistry in the J::xploration, Mining and Pro-
ceuJng o/ Materlals,
Pergamon Press, Oxford, 1978.
6. Cooper, H. R., On-strearn X-ray ana1ysis, Flotation (A.M. Gaudin Memorial Vol), Vol.2, AIMME, 1976. 1. Howarth, W. J. Y colaboradores, Radioisotopc on-stream anaJysis, CIM Bull. 76 (septiembre 1973). Dibbs, H. P. Y Dalton, J. L., Neutron methods for on-linc analysis, CIM Bull. 61 (septiembre 1973). Leskmen, T. y colaboradores, Performance of on-stream analysers at Outokumpu conccntrators, l·inlandia, CIM Bull. 66, 3 7 (fcbrcro 1973). • C1111mack, P. y Balint, A., On-stream ash in coal monitoring for profit, Trans. A/ME 260, 361 (diciembre 1976). Coijn, H., Continuous weighing of minerals, Proc. 2nd lnt. Symp. on Transport and Handling o/Minerab, Rotterdllm 2, 201 ( 1973). Allen, T., Partlcle Slze Measurement, Chapman & Hall, Loodres,.1974.
•
~
. .
no
lSlS
TRODUCCION
Et análisis de tamaño de los diversos productos de una concentradta constituye una parte fundamental del procedimiento de pruebas laboratorio. Este análisis es de gran importancia para la detenninalíl de la calidad de la molienda y para establecer el grado de liberación él valores de la ganga en varios tamaiios de partícula. En la etapa de ~..ón, el análisis del tamaño de los productos se usa para deteret tamafto óptimo de la alimentación al proceso para obtener .il"'ima eficiencia y deter1ninar el tamai1o en que ocurre cualquier · 1 en la planta, de manera que se pueda corregir. tainto, es indispensable que los métodos de análisis de tama11o s y seguros, ya que se pueden hacer cambios importantes i6n de la planta basados en los resultados de las pruebas de que sólo se usan cantidades relativamente pequetd pruebas de clasificación de tamaI1o, es necesario i.presentativa de la masa de material y se debe tepara el muestreo del análisis de tama11os que para
o 3). O DE LA PARTICULA :ele la precisión del análisis de partículas es obOI acerca del tamafto y distribución del tama·
87
•
Análisis del tamaño de la parti'cula
88
fto de las partículas en el material. Sin embargo, el tamaño
e~acto de
una partícula irregular no se puede medir. Los términos longitud, ancho espesor o diámetro tienen poco significado porque se pueden deterr:iinar muchos valores diferentes para esas cantidades. El tamaño de una partícula esférica únicamente se define por su diámetro. Para un cubo la longitud a lo largo de una arista es característica y para otras f 0;1nas regulares igualmente existen dimensiones apropiadas. · Para las partículas irregulares, es aconsejable indicar el tamaño de una partícula en términos de una cantidad simple Y la expresión que se usa con más frecuencia es ''diámetro equivalente''. Este se refiere al diámetro de una esfera que se debe comportar en la misma forma que una partícula cuando se somete a una operación específica. El diámetro equivalente que generalmente se asigna depende del método de medición, por lo tanto, la técnica de clasificación de la partícula debe, siempre que sea posible, duplicar el proceso que uno desea controlar. Comúnmente se encuentran varios diámetros equivalentes. Por ejemplo, el diámetro de Stokes es medido por técnicas de sedimentación y elutriación; el diámetro del área proyectada se·mide microscópicamente Y el diámetro de la abertura de criba se mide por el cribado. Estas últimas medidas se refieren al diámetro de una esfera igual al ancho de la abertura a través de la cual apenas pasa una partícula. Si las partículas que se prueban no son verdaderas esferas, las que rara vez se encuentran en la práctica, este diámetro equivalente se refiere solamente a su segunda dimensión más grande. Los datos registrados de cualquier análisis de tamaños se deben
acompañar, ~uando sea posible, de alguna observación que indique l~ f orina ,,aproxunada de las partículas. Generalmente las d · · ,, ,, escnpc1ones como gran~1ar o acicular'' son bastan te adecuadas para indicar la forma aproximada de la partícula en cuestión. Algunos de estos tértninos son los siguientes: 1 Acicular: Angular: Cristalina:
F orrna de aguja.
Fortna punti~~da o forrna burdamente poliédrica. Fd?rma .geometr1ca libremente desarrollada en un me10 fluido. Dentrítico: Ramificaciones en forma cristalina Fibroso: Regular o irregularmente filament~do. Escamoso: En f onna de hojas o láminas.
Análisis de c~ibas 89
Granular: Irregular: Modular: Esférica:
Tiene aproximadam t . . . en e una misma fo11na irregular equ1d1mensional. Carece de cualquier simetría. Tiene f 01·1na redonda irregular. F orn1a globular. 2
En la tabla 4.1 se da una corta lista de algunos de los métodos más comunes de análisis de tan1años, junto con las escalas de tamaño efectivo.
La prueba de cribado es el método que más se usa para el análisis de tamaño de las partículas. Este cubre una variedad muy amplio de tamaños de partícula, siendo esta variedad una de las de mayor importancia industrial. La prueba de cribado es tan común como método de análisis de tamaño que las partículas menores de 7 5 µm frecuentemente se refiere a que está dentro de la variedad de ''subcriba'', aunqL1e los métodos modernos de cribado permiten llevar a cabo la clasificación hasta alrededor de casi 5 µm. Tabla 4.1 Algunos 1nétodos de análisis de tamaño de partícula. Método
Escala o útil aproximada (micras)* 100 000-1 o 40-5 50-0.25 40-1 5-0.05 1-0.005
Prueba de cri hado Elu triación Microscopía (óptica) Sedimentación (gravedad) Sedimentación (centrífuga)
Microscopía electrónica -6
•una micra (µm} es 1o
m.
l
, todos más viejos de análisis ,.ll61ísis con cribas es uno de os me peso dado de material de es Y se realiza haciendo pasaréu~e una serie de cribas cada
as Y pesando la .cantJda q de cada fracción de tamaño. El
ar el porcenU(;fe en ~.eco o húmedo Y las cribas usual-
lleva a cabo con maten 1 partículas a las aberturas. agitan para exponer todas as
90
Análisis del tamaño de la partz'cu/a
El cribado' cuando se aplica a partículas formadas irregularmente, , . _,
se complica por el hecho de que una partícula con un tamano prox1mo al de la abertura nominal de la criba de prueba solamente puede
pasar cuando presenta una posición favorable. A medida que inevitablemente ocurre una variación en el tamaño de las aberturas de la criba, debido a la irregularidad en el tejido, el cribado prolongado causará aberturas inás grandes para ejercer indebida1nente un gran efecto sobre el análisis de criba. Al fin de un tiempo dado, cualquier partícula bastante pequeña encuentra su camino a través de uno de los orificios por los que pasa. El procedimiento también se complica en muchos casos por la presencia de partículas de ''tamaño próximo'' que causan ''cegamiento'' u obstrucción de las aberturas de la criba y reducen el área efectiva del medio de cribado. El cegamiento es más serio en las cribas de prueba con un pequeño tamaño de aberturas. El proceso de cribado se divide en dos etapas; primero la eliminación de partículas considerablemente más pequeñas que las aberturas de la criba, lo cual debe ocurrir más o menos rápidamente; en segundo lugar, la separación de las llamadas partículas de ''tamaiio próximo'', el cual es un proceso gradual que raramente alcanza su terminación. Ambas ~tapas requieren que la criba se manipule en tal forma que todas las part1culas tengan oportunidad de pasar por las aberturas de modo
que cua~quiera que ciegue una abertura se pueda quitar. Ideal~ente, ca·
da particula ~ebe quedar por separado en una abertura, como sucede par~ los taman?s de abertura más grande, pero para la mayor parte de tamanos de part1cula, esto no es práctico. La e~ectividad de una prueba de cribado depende de la cantidad de. material que se pone sobre la criba (la ''carga'') Y del t. d ·m1en to que se imparte a la criba. ipo e mov1 En el British Standard 10173 aparece un . ., , nicas de muestreo para el c 'b d B, . amplia relac1on de tecn a o. as1camente · 1 . grande, la capa de material tendrá dem . 's1 a ~arga es demasiad? dad para permitir que cad as1adas part1culas de profund1a una tenga oport ·d d uni a de encontrar una abertura en la posici·o' n m, f as avorable pa 1 'b razonable. La carga, por lo tanto , .ra. e cr1 ado en un tiempo una cantidad máxima de m t . 1' esta l1m1tada por la necesidad de · a er1a rete11id 1 fi piado al tamaño de la ab t p o a inal del cribado apro. . er ura. or otra pa t 1 , su f ic1entes partículas pa r e, muestra debe contener , ra ser representativ d 1 asi un tamano mínimo de e a masa, determinando b , muestra En al · . gunos casos, la muestra deera ser subdividida en va · de las cribas. r1as cargas s1 se quiere evitar la sobrecarga
ª
ª
ª
.~nálisis
de crzoas 91
Cribas de prueba Las cribas de prueba se designan por el t _ . 1 ·, amano nominal de la abertura, que es a separac1on central nominal de 1 1 d d d ., os a os opuestos de una abertura cua ra a o el d1ametro nominal de una abertura redonda. Actualmente se usa una variedad d e taman d b . . , os e a erturas de cnba, siendo las mas populares la Nor1na 1\lemana, DIN 4188 (German Standard D~N 4188); Norma ASTM, El 1 (ASTM standar, El 1); las series Americanas Tyler (The American Tyler Series); las series Francesas AFNOR (The French series AFNOR) y la norma inglesa BSS 410 (The British Standard, BSS 410). Hasta 11ace poco se designaron las cribas de alambre tejido por número de malla, Y éste se refiere al número de alambres por pulgada, que es lo mismo que el número de aberturas cuadradas por pulgada. Este método se utilizó mucho tiempo y hasta 1962 fue la designación básica en la BSS 410. Tiene la seria desventaja que el mismo número de malla en las varias medidas estándar corresponde a diferentes tamaños de abertura, dependiendo del espesor del alambre que se usa en la tela de alambre tejido. Actualmente las cribas se designan por el tamaño de la abertura, que ofrece directamente al operario la información
que necesita.
_ . Como muchos trabajadores aún se refieren a los tamanos de criba en términos de nún1ero de malla, la tabla 4.2 lista los nú~eros de ma-
lla para la serie BSS 41 O comparada con el tamafio nominal de aber·
tura. Tabla 4.2 Cribas de malla de alambre BSS 410. Número de malla
Número de malla Tamaño de abertura nominal (µm) 36 44
52 60 72 85 100
120 150 170
200 240
300 350 400
425 355 300 250 212 180 150 125 106 90 75 63
53 45 38
1
Análisis del tamaño de la partz cula
92
Las telas de alambre de las cribas se tejen para producir aberturas cuadradas nominalmente uniformes dentro de las tolerancias necesarias. 4 La tela de alambre en las cribas con una abertura nominal de 75 µm y las más grandes son de tejido simple, mientras que en las telas con aberturas menores de 63 µm, los t~jidos pueden ser cruzados (figura 4.1 ). Las cribas estándar de prueba no se pueden conseguir con tamaños de abertura menores de 37 µm. Las cribas de micromalla se encuentran en el mercado en tamaños de abertura desde 5 µm hasta 150 µm Y están hechas en mallas cuadradas y circulares de níquel electrodeposita6 5 do. Otro tipo popular es la ''criba micro-placa'' la que se fabrica con un electroataque a una placa de níquel. Las aberturas tienen forma de conos truncados con el círculo superior más pequeño (figura 4.2). Esto reduce el taponamiento pero también reduce el porcentaje de área abierta, o sea, el porcentaje del área total del medio de cribado que ocupan las aberturas. Las microcribas se usan para el cribado en seco o en húmedo cuando se necesita un grado de exactitud muy alto en el análisis de tamaño de partículas dentro de la gama de tamaño muy fino. Las tolerancias ~n estas cribas son mucho menores que para las cribas de alambre teJido, la abertura se garantiza hasta dentro de 2 µm del tama11o nominal. 11
-
a) Tejido simple
11 11
._ ._
.._ •
11 11 l
.._
b) Tejido cruzado
Figura 4.1 Tejidos de tela de alambre.
Fi¡ura 4. 2 Sección transversal d
e una abertura de micro-placa.
'
lllMbudepla·
Análisis del tamaño de la partícula
94
nunca se deben escoger al azar, porque los datos obtenidos serán difíciles de interpretar. . e no m, En general el límite de criba se selecciona de manera qu as ·ba más gruesa o pase la 1 del So/o de la muestra se retenga so b re a cr1 ' . criba n1ás fina. Estos límites, por supuesto, se bajan para un trabajo más exacto.
Método de prueba 7
El British Standard 1796, ( 197 6) cubre ampliamente los procedimientos generales para las pruebas de cribado. . El cribado a máquina se usa casi uni,rersalmente, ya que el cnbado manual es largo y tedioso y su exactitud depende en gran parte del operador. Las cribas seleccionadas para la prueba se colocan en forma de columna, o nidada, con la criba de aberturas más grandes en la parte superi0r y la más fina en el fondo . Un depósito recibidor cerrado se coloca abajo de la criba del fondo para recibir las partículas finales de menor tamaño y se coloca una tapadera sobre la parte superior de la criba más gruesa para evitar el escape de la muestra. E1 material que se va a ensayar se coloca en la criba superior, más burda y entonces el juego de cribas se coloca en un sacudidor de cribas que vibra el material en un plano vertical (figura 4.4) y, en algunos modelos, en plano horizontal. La duración del cribado se controla con cronómetro. Durante el sacudimiento , el material de menor tamaño cae a través de las cribas sucesivas hasta que es retenido sobre una criba que tiene aberturas que son ligeramente más pequeñas que e] diámetro de las partículas. En esta forma la muestra se separa en varias fracciones de tamaño. Después del tiempo necesario, el conjunto de cribas se separa y se pesa la cantidad de material retenido en cada una de las cribas. Lamayor parte de las partículas de malla próxima, que bloquean las aberturas, se pueden quitar invirtiendo la criba y golpeando suavemente el armazór1. Cuando esto falla, se pasa suavemente una brocha de alambre de bron~e suave ,º de nylon por el lado opuesto de la tela. El cegarnien· to constituye mas de un problema mientras más fina sea la abertura; el brocheado.' a~~ con una brocha. de pelo suave, tiende a distorsiootf las mallas t~d1v1d ual~s de las cribas de aberturas menores de 150-µllla ~~ tam1zador de inyección de aire Alpine (figura 4 5) es un m6'19' do utd para el cribado de materiales finos.ª En esta ~á~uina, el .ic
,
-
•4ntilisis de cribas 95
Figura 4.4 Sacudidor de criba vibratoria
es succionado hacia arriba, a través de la criba, desde una abertura giratoria, colocada justo debajo del cedazo y que explora el área total de éste. La dirección del chorro de aire hacia arriba, mantiene limpias faa aberturas de la c1iba y mantiene la carga de material en estado fluifir.ado. Al mis1no tiempo, se aplica una presión negativa en el fondo Ja cnba la cual remueve las partículas finas hasta un aparato colecler. las partículas de mayor tamaño, retenidas sobre la criba. se pesan rma1 de la separación. Esta limpiez.a de flujo inverso de las mallas DlUy efectiva en la reducción del cegamiento. Con algunos polvos, el cribado por esta técnica es posible hasta de 1O µm y los análisis de tamaño se realizan quitando Jas
· . del tamaño de la particu/a Ana~¡iszs
96
...... .. . . ...-.....
~.:.-.
figura 4.5 Cernidor de chorro de aire Alpine.
partículas del extremo fino de la distribución de tamaños, usando consecutivamente cribas simples. El cribado en húmedo se puede usar sobre material ya en forma de lodo, o puede ser necesario para polvos que f arman agregados cuando se criban en seco. En el BS 1796 se encuentra una descripción completa de las técnicas. 7 El agua es el líquido que se usa con más frecuencia en el cribado en húmedo, aunque para los materiales repelentes al agua, tales como el carbón o menas sulfuradas, se necesita un agente humectante. La muestra de prueba se puede lavar a través de un juego de cri· has, con la criba más fina en el fondo. Al terminar la prueba las cribas, junto con el material retenido de tamaño más grande, se secan a una temperatura baja y apropiada y se pesan.
Análisis de cribas 97
El cribado automático en húmedo se efe t . . 11 ~bas con el líquido Y alimentando la m ctua enando un Juego de "ªj ues ra por la parte superior . 1 El cribado se rea iza por lavado, vibración acció , , . ultrasonido o una combinación. 9
n reciproca, vac10,
'
Presentación de resul lados Existen varias formas en las que los resultados de una prueba de cribado se pueden tabular. Los tres métodos más convenientes se muestran en la tabla 4.3. 7 La tabla 4.3 muestra: 1. Los tamaños de las cribas usadas en la prueba. 2. El peso del material en cada escala de tamaño, por ejemplo I .32 g de material, pasó a través de la criba de 250-µm, pero se retuvo sobre la criba de 180-µm: por lo tanto, el material está dentro de la gama de tamaño - 250 + 180 µm. 3. El peso de material en cada escala de tamaño se expresa como un porcentaje del peso total. 4. Los tamaños de abertura nominal de las cribas que se usan en la prueba. S. El porcentaje acumulativo de material que pasa a través de esas cribas, por ejemplo 87 .5% de material, es menor de 125 µm en tamafto. 6. El porcentaje acumulativo de material que se retiene sobre las cnoas. Los resultados de una prueba de cribado siempre se deben tra1.1r gráficamente para evalt1ar su significado total. 3 Resultados de la prueba característica de cribado. 2
3
4
FraccioMs de criba Tamalfode abertUra en peso nominlll
pao (6)
0.02 1.32 4.23
9.44 13.10 11.56 4.87
% 0.1
2.9
9.S 21.2 29.4 26.0 10.9
5
6
%Acumulativo %Acumulativo de gruesos de finos
(µ.m}
250 180
125 90 63 45
99.9 97.0 87.5
66.3 36.9 10.9
0.1 3.0 12.5 33.7 63.1 89.l
Análisis del tamaño de la partícula
98
Hay muchas formas diferentes de registrar los resultados~ el más
común es el de graficar el acumulativo de finos (o gruesos) comparado con el tamaño de partícula. Aunque se use papel cuadriculado aritmético tiene la desventaja de que los puntos en la región de los tamaños más finos de abertura tienden a congestionarse. Para evitar esto se usa papel semilogarítmico, con una ordenada lineal para el porcentaje de finos o gruesos y una abscisa logarítmica para el tamaño de partícula. La figura 4.6 muestra gráficamente los resultados de la prueba de cribado tabulada en la tabla 4.3. No es necesario trazar ambas curvas de acumulativo de finos y de gruesos, pues ellas son como imágenes en un espejo. Una cantidad valiosa que se puede determinar a partir de tales curvas es el ''tamaño medio'' de la muestra. Este se refiere al punto medio de la distribución de tamaño: 50% de las partículas son más pequeñas y 50% son n1ás grandes. El análisis de tamaño es muy importante en la evaluación del funcionamiento de los circuitos de molienda. La ''malla de molienda" generalmente se fija en términos de un punto sobre la curva de acumulativo de finos, frecuentemente ésta es el 80% d el tamaño que sí pasa. Pero lo anterior no muestra la distribución de tamaño total del 1
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~~o:---~4 o~s~o>i
Figura 4.6 Gráfica d
~¡· ·
e ana is1s de criba (tabla 4.3 ).
Análisis de cribas 99
material, lo cual facilita el control d . . e rutina del circuito d ¡· d Por ejemplo, s1 se desea una malla de molienda d e mo ten a. entonces. para el control de rutina l e 803 menos 250 µm. cribar una fracción del producto delm, e. operador solamente necesita - s· o11no a este t tra qt1e por ejemplo el 503 d 1 amano. I se encuen' ' º e a n1uestra es menos 250 t el producto es demasiado g , . µm, en onces rueso Y rap1damente se adopt d 1.d adecuadas de control para remediarlo. an me as Si se compara11 n1uchas curvas de acumul t. d r· _ , a ivo e 1nos o gruesos con el tan1a110 .de part icula, tienen la forma de s, 1o que or1g1na · · d.1agramas congest1o~ados en los extremos de la gráfica. Se conoce más de· una, docena ,de metodos de graficar para obtener la ordenada. L os d os metodos mas comunes, que se aplican con más frecuencia a los estudios de pulverización, en los que se obtienen distribuciones de tamaño no unifo1·1nes, son los métodos Gates-Gaudin-Schuhmann10- 12 y Rosin13 Rammler. Ambos métodos se derivan de los intentos para representar las curvas de distribución del tamaño de partícula por medio de ecuaciones, las que dan por resultado escalas qlte, en relación a una escala lineal, se expanden en algunas regiones y se contraen en otras. En el método Gates-Gaudin-Schuhmann los datos de acumulativo de finos se grafican en comparación con la abertura de la criba en papel cuadriculado log-log. Como con la mayor parte de los diagramas log-log, este método conduce muy frecuentemente a una línea recta, sobre una amplia gama de tamaños, particularmente sobre los tamaños más finos. La interpolación de una línea recta es mucho más fácil que la de una curva. Así, si se sabe qué datos obtenidos del material producen un trazo en ]ínea recta, generalmente se sustituye gradualmente la necesidad del análisis de rutina, ya que serán necesarias relativamente pocas cribas para verificar las características indispensables de la
•-D• ·atjJ>ución de tamafío .
.FJ graficado sobre una escala log-Iog agranda considerabl~mente ·
abajo del 50% en la curva acumulativa de finos, espec1a.lmende 25%. Sin embargo, esta se contrae severamente arnba de eje 50% y especialmente arriba de 7 53, lo cual es una desven-
r del método (figura 4.7).
osin-Rammler se usa frecuentemente para re~resen-
•n
molinos de bolas. Se encuentra que tales productos
Escala logarítmica del tamaño de la partlcula ' i 1 1 f • 1 1, , , • f 1 1 • f 111 20 30 40 50 60 80 100 2
3
4
5 6
8
'º
Figura 4. 7 Comparación de escalas.
donde p = acumulativo de finos en o/o b d
= constante
tamaño de partícula n = constan te =
Esto se puede escribir como: 100 log ln _ p 100
= log b+ n log d.
(4.2)
Así una gráfica de 1n ( 100-/ 100-P) sobre ejes log-log comparada con d da una línea de pendiente n.
En comparación con el método log-log, la gráfica Rosin-Ramtnllt agranda las regiones abajo del 25o/o y arriba del 7 5% del acumulatifO de finos (figura 4.7) y se contrae en la región de 30-60%. Sin emW 14 go, se ha demostrado que esta contracción es -insuficiente para ctJt
·sis de cribas ¡ ifna'
1
'
•
101
efectos adversos. El n1étodo es ted · sar utilicen cartas que tengan CJes divi~~;o para graf~car a menos que En las apl1cac1ones de procesamiento d · · e minerales, frecuentemente , fi G se prefiere 1agra Jea ates-Gaudi11-SchuJ1mann al 't d R . , Jt" t') · me o o os1n-Ramrn)er este u 1mo se u 1 iza con más frecuenc·1 . 1
·
,
H
·
ª en evaluó Jos dos métod
os estudios de preparación de carbon. arr1s . , . os, sugiere que el metodo Ros1n-Ra1nmler es de hecho el meior para las apl· . ~ 1cac1ones en e1 . . rocesamiento de n11nerales. Este método es út"il pa t P. ¡· . . ra con ro1ar 1as ope11c1ones de mo ienda para las d1str1buciones altamente d esv1a · das . pero 15 observa Allen, . se de~e usar con precaución, puesto que el aparato de hacer los registros siempre reduce la dispersión , por lo cual no se recomienda tomar do bles registros. Aunque se usan casi exclusivamente curvas de tamaño acumulatiYO, algunas veces la curva de distribución de tamaño de partícula es más informativa . Idealmente, ésta se saca diferenciando la curva acumulativa de finos y graficando la pendiente de la curva obtenida contra el tamaño de la partícula. En la práctica, la curva de distribución de tamaños se obtiene graficando la fracción retenida sobre la criba contra el tamaño de la misma. Los puntos sobre la curva de frecuencia se pueden trazar entre dos tamaños de cribas. Por ejemplo para hacer la gráfica, se puede considerar que el material que pasa una criba a 250-µm, pero es retenido sobre una criba de 180-µm , tiene un ta-de partícula medio de 215 µm. Si la distribución está representobre un histograma, entonces las horizontales en las columnas o unen las varias cribas adyacentes usadas en la prueba. Sin • a menos que cada incremento de tamaño sea del mismo anhistograma tiene poco valor. La figura 4.8, muestra la distride tamafto del material de la tabla 4.3, representada en una ,.... cuencia y en un histograma. , . , . u fraccionales 0 histogramas son formas utiles y rap1das la frecuencia relativa de la ocurrencia de los varios tamaen el material. El único parámetro numérico que se p~ede ~ inétodos es el ''modo'' de la distribución, es decir, el aftta más frecuentemente. pérdidas de metal en las colas de una planta o pad mena el ensaye se debe efectuar so. , lim1nar e 1a . .b das Por lo tanto, es importante que la nes cr1 a . , . d l uessatisfaga el requerimiento de peso m1rumo e a m ecuación de Gy (3.2). 14
Análisis del tamaño de la fJartícuk¡ 102
'ºº 901--
80
10-
o
"'a. Q.)
601--
Q.)
"O Q)
·ro-
50
+-'
e
Q) (.)
o a_
40
/FX
30.__
-x-
10
.......... x-o30
40
50
60
70 80 90 100
200
Tamaño de la partícula (µ m)
Figura 4.8 Representación fracciona! de los datos del análisis de cribas.
La tabla 4.4 muestra 1os resultados de un análisis de cribas efec· tuado sobre un depósito aluvial de estaño para la evaluación prelimimar de su conveniencia para el tratamiento de concentración por gravedad. Las columnas 1, 2 y 3 muestran los resultados de la prueba de cribado Tabla 4.4 (1)
A cumulativo Distribución Tatnaño en de gu,esos acumulatiH • micras ( %) ( %Sn)
--
422 300 2 10 150 124 75
9.7 14.6
24.9 48.1 64.5 98. l
0.9 2.1 4.6 11 .3
20.8 77.3
103
~ d'"" los e11sa)' s, los cuales se e\'alúan en las • "f ¡ll 1 e11 aye total calculado pa 1 otras columnas. Se puede \e ra e mate · 1 o 1 , qti '.\ la n1asa de staño está presente en las f ri~ es ..... 3 Sn, pero re ult~ido n1t1 ~tran q tie, por ejem raccio.nes mas finas. Los . 1 81 :bado a _ l O µ111 y la f'racción p o, el nlatenal f11e inicialmente \.r1 , gruesa se descartó t e tiria para ~ 1 p1·ocesa tnien to d · . ' en onces la masa ne a ic1onal se debe redt1 · 'J4 930 con tina pérdida de sola111e11 te 4. 6~6 Sn Est cir ~or - ·, . , 0 es aceptable s1 el a11al1sis .. · · mineralog1 o 111l1estra q lle el estaño está r·111 . . •~ an1ente dtsen11nado en esta t'r1.1cc1011 grt1e&1. la que i1ecesita una rnolie d , . ., n a mas extensa para dar una Jib ra.... 1011 razo11a lile. El análisis de li'qui·do d ( , , ~ pesa o capitulo 11) , 0 bre la fracc1on a menos 2 10-µrn detern1ina los grad . , . . os y recuperaciones te~r1 as posibles, pero los resultados del análisis de cribas muestran ade111as que 11a)' n1u cl10 del estaño (22. 73) presente en la fracción de menos 75-µn1 la cual constitU)'e solamente el 1.93 de la masa total de n1aterial. Esto, indica que 11abrá dificultad en el procesamie t d . n o e éste ya que l as tecn1cas de separación por gravedad no son muy eficientes en tan1afi os t an fi11os.
!
•
TECNICAS DE LAS SUBCRIBAS
El criba do raramente se realiza en for1na rutinaria para menos de alrededor de 40 µm ~abajo de este tamaño, la operación se conoce como subcribado. Los procedimientos que se usan más ampliamente son la sedimentación o asentamiento, la elutriación y microscopía, aunque actualmente se usa un campo totalmente nuevo de técnicas electrónicas. Existen muchos conceptos en uso para designar el tamaño de partícula dentro de la escala de subcriba y es importante estar enterado 4t .ellos, particularmente cuando las distribuciones de tamaño se de- .tftwinan por la combinación de diferentes métodos. Es preferible Dlll'. el alcance de una sola distribución con un solo método pero • •empre es posible. ., .A continuación se dan los factores aproximados de convers1on que •, 9 ser usados con precauc1on. Factor multiplicador
.,
de cnba a diámetro de Stokes (sedimentac1on, dón) de criba de diámetro proyectado (microscópico)
0.94 1.4
Análisis del tamaño de la partícula
104
Diámetro equivalente de Stokes En las técnicas de sedimentación, el material que se va a medir está disperso en un fluido donde se le deje asentar bajo condiciones cuidadosamente co11troladas· en las técnicas de elutriación, las muestras ' material disperso se asiente contra la velose clasifican dejando que el cidad de un fluido ascendente. Ambas técnicas separan las partículas sobre la base de la resistencia al movimiento en un fluido. Esta 1·esistencia al movimiento determina la velocidad terminal que alcanza la partícula a medida que se deja caer en un fluido bajo la influencia de la gravedad. Para las partículas dentro de la escala de subcriba, la velocidad ter16 n1inal está dada principalmente por la ecuación derivada por Stokes. u= li 2 g(D 5 - D¡) l 8t¡
Donde
v = Velocidad terminal de la partícula en msd = Diámetro de la partícula (m) g = Aceleración debida a la gravedad en ms- 2 3 Ds= Densidad de la partícula Kg m- ) D¡ = Densidad del fluido (kg m-3) 2 ) Viscosidad del fluido (Nsm77 = (77=0.001 Nsm- 2 para el agua)
(4.3)
1
La ley de Stokes se deduce p ¡.. , , féricas alcanzarán una v .d d ara <4S particulas esfericas; las no ese1oc1 a tert únal . , , ' influenciada por la /:'orr-a d pero esta velocidad estara 11 fl e 1a part1cula s· b se sustituye en la ecuación de Stoke : tn em argo, esta velocidad ~ p,.ra dar un valor de d, que se puede usar para caracterizar la como "'diámetro esfe'n'co . pl articula. Este valor de d se conoce equ1va ente'' d St k ce como "diámetro de Stokes" o "diá e o es .. También se conoLa ley de Stokes solament , ~etro de sedunentación ". so (capítulo 9) Y fija entonce e esl ,va!tda en la región de flujo visco. s un imite de t , 1 amano superior a las par· t icu as que pueden ser prob d d · a as en un 1í ·d0 e sedimentación y elutn·a ·, E , . qui dado por los métodos R cion . l l1m1te sed · eynolds, una cantidad sin d · . eterm1na por el número de imens1ones definidas por: R = ~dD_¡_ ,
105
1~1 nún1t:J"O el e l~eynolc1s no de be exceder d
O2 . d la ley Stokes no excede el 50-110 17 E e · s1 el error en el uso • n general I l ti ·ne ¡Jara todas las partículas me ' ª ey de Stokes se man, . nores de 40 d. ¡ part1culas arriba de este tam "'1 . . µm ispersas en el agua· 35 0 se el1m1nan d t .' tJado. J~l l11111te 1nfer1or se puecle t · e an emano por cr1omar como l µm b . d tie111}JOS de élsentan1iento son dem ,· d 'a ªJº el cual los as1a o largos y d , cl10 111as J)Tobable (}Ue los efectos d e. 1as perturbac· a emas resulta mu· · nali.;s, tales co1no las que causan las corrient d ione.s, no intenc10.erío. errores. es e convecc1on produzcan
,. . .
ªJ
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Métodos de sedimentación
Los tnétodos. de sedimentación se basan en la med'd · 1 a d e 1a ve¡oc1dad de asenta1n1ento de las partículas . · de polvo di·s persas un1·formeme11te en u~ fluido Y el principio queda bien ilustrado por el método de laboratorio co1nún de ''decantación en tazón''. El ~aterial que se prueba se dispersa uniformemente en el agua conte111da en ttn frasco o un recipiente similar de paredes paralelas. Es i1eccsarlo agregar un agente humectante para asegurar la completa dis¡Jersión de las partículas. Se sumerge un tubo de sifón dentro del agua hasta una profundidad h abajo del nivel deJ agua, correspondiente a casi el 903 de la profundidad del 1íquido L. La velocidad terininal v se calcula a partir de la ley de Stokes para los diversos tamaños de partículas en el material, por ejemplo 35, 25, 15 y l O µm. Para una mena, se acostumbra fijar Ds para las partículas que son muy abundantes en la muestra.
El tiempo necesario para que una partícula de 10-µ m se asiente desde el nivel del agua hasta el fondo del tubo del sifón, distancia h, se calcula por t = h/v. La pulpa se agita suavemente para disper~ar las Partículas a través del volumen total del agua y entonces se deJa que pennanezca inmóvil por el tiempo calculado. El agua sobre el extre1no del tubo se extrae por sifón y se supone que t~das las partí~ulas que contiene son menores de 10-µm de diámetro (figura 4.9). Sin em~~r IO, en el material debajo del nivel del sifón está presente u.na fracc1on llaterial de menos 10-µm, la que comenzó el asentamiento .desde ~niveles abajo del nivel del agua. Para recuperar ~stas ~a~t1culas, e el lí uido decantado este tota n1en e un1ento se repite hasta qu ,q ·nfinito de decantaciones, En teoría, esto requiere un numero i. tratamientos depenen la práctica son ~~aJios al menos cinco ' . .
.
, . d tamaño de la. partícula 1 Analzszs e 106 Sifór.
., .... . .. ...., .. ·. • . •
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micrones
,
Figura 4.9 Decantación en tazon.
diendo dela exactitud requerida. El material a.s~nta~o puede ser trata~o de manera similar a los tamaños de separac1on mas grande, es d~cir, a tieinpos de decantación más cortos, hasta que se obtenga un suficiente número de fracciones. El método es si1nple y barato y tiene la ventaja sobre muchas ?tras técnicas de subcriba de que produce un análisis de tamafto fracc1onal verdadero, es decir, se colectan cantidades razonables de material en escalas específicas de tamaño, las que se pueden analizar química Y mineralógicamente. Sin embargo, el método es extremadamente tedioso, ya que son necesarios largos tiempos de asentamiento para las partículas muy finas )' las pruebas de separación se efectúan para cada tamaño de partícu· la. Por ejemplo, una partícula de cuarzo de 25-µ m tiene una velocidad 1 de asentamiento de 0.056 cm s- , y por consiguiente toma alrededor de 3 -i min para asentarse 12 cm, siendo esta una profundidad típica de in· mersión para el tubo de sifón. Por lo tanto, se necesitan cinco pruebas separadas para asegurar un decantado razonablemente claro que requiera un tiempo total de asentamiento de alrededor de 18 min. Sin embargo, una partícula de 5-µm, tiene una velocidad de asentamiento 1
fi
Otro _Problema es la gran cantidad de agua que diluye el materill deb~do. ~ la decantación repetida. Teóricamente se necesita atl numero inf1n1to de decantaciones para producir una separación 1#
1?º
·c'l1~ Je /as srL bcriba.s
TtCfll
107
. en f racc1011e º , : . . , . , . 1c·nte l O . s ~rue ª~ Y fi11as. El nu111ero práctico de de, 1· 11e " lec io11a de a uerdo l · . anta . con a exact1 tud necesaria y la an1plin1d d_ l tan1año n c~sar10 e11 cada tina de las fraccione~. 111 E11 el t ~ ª nio_'"'trado e11 la t1gttra 4.9 ~ despt1és del tietnpo t, to1 111 das Jas part1~t l. a ~. ~1 s g:a11de'"' que '1 ta111año d cayero11 11asta t111a prof11ndidad 111fer1?r al 111\ el Ji. Toda: las l)art1l'ttlas de un ta111aiio d 1 ~donde d 1 Ji. De e"'te 111 od o la et..iciencia e11 la eli111i11ación de las part íct1las de tan1a11o d 1 e11 l deca11 ta do es ot
Oo
.
1
puesto que en el tiempo t = O las. part íct1las se distribuyeron uniformemente en el volt1n1en total de líquido, correspo11diente a la profundidad L, y la fracció n que se extrajo en el decantado es el volumen sobre el nivel del sifón, lz - lz 1 • 2 Ahora, puesto que t = h /v y v a: d , h -d2 --
111
-df.
ar lo tanto la eficiencia en la eliminación de las partículas de tania-
llo 81 d1
2
1- --
el
=E.
a= h/L
nda etapa de decantación la este modo si se efectua una s gu., dispersa es l - E Y la efi. de material - d 1 , en la _suspe~~ondespués de dos decantacio1 de eliminación de las particulas "
e
-2EE2=1-[1- E]2. E+(t-E) E -
Atzálisis del tamaño de la partícula
108
En general, paran etapas de decantación, la_ eficiencia e~ ,la eliJni. nación de las partículas de tamai1o di , a un tamano de separacion ded,
= 1-[1- E]" n
o eficiencia
(4.5)
=1- 1-a 1-
.,
La tabla 4.5 muestra el número de etapas de decantac1on necesa.. rias para diferentes eficiencias de eliminación de varios tamaños de partíct1las expresadas en relación ad, el tamaño de separación, donde eJ 18 valor de a = O. 9. Se puede demostrar que el valor de a tiene efecto relativamente pequeño, por lo tanto, riada se gana intentando eliminar la suspensión adyacente a las partículas asentadas exponiéndolas así a la perturbación y a que vuelvan a ser arrastradas. La tabla 4.5 indica que es necesario un gran número de decantaciones para eliminar efectivamente las partículas próximas al tamaño de separación , pero que las partículas, relativamente pequeñas rápidan1ente se eliminan. Para la mayor parte de propósitos, a menos que se requieran diferencias muy pequeñas de tamaño, son necesarias no más de doce decantaciones para la pn1eba. Un método más rápido y menos tedioso de análisis de sedimentación es la técnica de la pipeta de Andreason. 17 , 1 9 El aparato consiste de un frasco cilíndrico graduado de medio litro (figura 4.10) Y una pipeta conectada a un depósito de 1O ml por medio de un grifo de dos entradas. El extremo de la pipeta está en el plano de la marca O cuando la llave de vidrio está correctamente asentada.
Tabla 4.5 Número de decan tacione~ ne , . . al eliminar partículas fmas. cesanas para la efic1enc1a requerida
Tamaño relativo de partícula d1/d
0.95 0.9 0.8 0.5 0. I
Efil·iencia al eliminar partíl·ulas de tamaño di dentro del decantad~
90%
25 12 6 ....') l
95%
99%
33
50 25 12 4 2
16 8
3 1
~ dt
las subcribas
109
IOml
•
5%tde la muestra, dispersa es agua. La pipeta se lf. BiitoWées se deja que ~iitt, tas 1nu~stras se epOsito, manitra:Slt eleve hasta . EntonJplato ·•et de
A nálisis del tamaño de la partz'cilla 110
Estos ta1naños de partícula se calculan a partir de la ley Stokes para varios tiempos de muestreo. El peso de los sólidos que se col~ctan g, comparado con el peso original correspondiente, go, es decir, _g/go, representa la fracción del material originÍll que tiene un tamano de partícula más pequeño que D, que se puede trazar sobre la gráfica
de análisis de tamaño. El método es mucho más rápido que la decantación en tazón, ya que las muestras se tóman sucesivamente a través de la prueba para tamaños de partícula cada vez más finos. Por ejemplo, aunqu e las partículas de cuarzo de 5-µm toman alrededor de 2+ h para asent arse 20 cm, una vez que esta muestra se colecta, todas las muestras de tamaño de partícula más grueso se habrán tomado ya y así el análisis completo, en términos de tiempos de asentamiento, es solamente el tiempo de asentamiento para las partículas más finas. La desventaja del método es que cada una de las muestras tomadas es i·epresentativa de las partículas más pequeñas que las de un tamaño en _Pa_rticular, lo cual no es tan valioso para el análisis mineralógico y qu1m1co, ya Q!le las muestras de diferentes tamaños, son producidas por la decantación en tazón. Las técnicas de sedimentación tienden a ser muy tediosas debido a los grandes tiempos de asentamiento necesarios para las partículas finas (hasta 5 h para partículas de 3-µ m 1 y el tiempo requerido para s~car Y pesar las muestras. Sin embargo, la principal dificultad está en dispersar completamente el material dentro de la suspensión de líquido, para que i~º ocurra la aglomeración de las partículas. En la BS 3406, Parte 2 se dan las combinaciones de líquidos de ., y agente d d · ·· suspens1on s e ispers1on apropiados para varios materiales l Aunque tal vez la pipeta Andreaso por sedimentación que se u , n .es e metodo de clasificación sa mas ampl1ame t h varias otras técnicas que inte t n e, se an desarrollado 1 estos métodos ampliamenten a~ acde erar la prueba. Los ejemplos de 8 ' revisa os por All 1 s f otosedimen tómetro, que comb. en Y Lauer, son el . 1 la medición fotoeléctrica Y la b1anl a e adsen ta1:11en to gravi tacional con anza e sedune t . ~ peso d ~ material asentado en un platillo de n ac1on, en la cual el tra el tiempo para produ . ,.. la balanza se registra con· ' cir un anal1s1s de t amano acumulativo de sed imentación. I
•
-
Técnicas de elu triación
m d.La dclutriación es un Pro ce so de e la .1·· ." e io e una corriente de flu .d s1 1cac1on de partículas por 1 o aseen den te · 'generalmente agua o al"
. de 1as su bcribas r¿c111cas
rt
111
El proceso es el inverso de la sedimentación por gravedad Y se aplica
· de Stokes. la le)' l . d . Todos los e utr1a ores consisten de una o más "columnas de sepa.·, 11'' (figu1·a 4. 11) en las cuales el fluido asciende a una velocidad Las• ...partículas de alimentación introducida dentro de la cocor1 •, . se separan en dos fracciones , de acuerdo a sus ]Utll na de clas1f1cac1on • velocidades terminales, calculadas por medio de la ley de Stokes. Las partículas con una. velocidad ter1ninal menor que la velocidad , del tluido derran1aran, mientras que aquellas que tengan una velocidad tern1inal 1nayor que la velocidad del fluido se hunden hacia la descarga. La elu triación se lleva a cabo hasta que no hay signos visibles de que tenga lt1gar u11a clasificación adicional o hasta que la proporción en el cambio de los pesos de los productos es despreciable. Esto in1plica el uso de mucha agua, complicando la dilución de la fracción fina, pero se puede demostrar que esto no es tan serio como en la decantación en tazón. Considerar una columna de separación de profundidad /1, separando material a un tamaño de separación d. Si la velocidad ascedente del flujo de agua es v, entonces por la ley de Stokes, V ex d2 •
rad~ante.
Agua
~ Alimentación Válvula
~
Finos
~~-=.
===---=-= ----------:-:-:-:-:-----....-.·----
Tanque de carga constante
s.--.
Columna de clasificación
Válvula
Producto grueso (descarga)
Fipra 4.11 Elutriador simple.
A12Lili.,·i.~ del 112
ta11iañfJ
d
La~ partí
ula niá~ p queí'ias que el tainai'io de separación d se mue" n ha ia arri a dcntr >del flujo de agua a una velocidad que depende d .::u ta111 añ . D est 111 do las partículas de ta1nai'io d 1 , donde d 1
< d,
se mueven ha ia arriba n la colun1na de separación a una velocidad v1, donde 1 1 ,
~d - di ).
El ti inp ne~e.sario para un can1bio de volu1ncn coinplcto en la colu1nna d separacion es h/v, y el tien1po necesario para que las partículas de tarnafio d 1 • se n1uevan desde el fondo hasta la parte superior de la colu111na de separació11 es lz /v 1 • Por consiguiente el nú111ero de cambios de volumen que se requiere para elin1inar todas las partículas de tamaño d 1 de la columna de ., ·eparac1on tx
d2 = 11/t i/11/ v = ,¡2 _
,if =
1 1- (d i/d)2 .
El nú1nero de can1bios de volumen que se requiere para varios valores de 'd1 /d se muestran a continuación:
d¡/d
O. 95
•
0.9 0.8 0.5 0.1
J\ 'úmero necesario de cambios de volumen
10.3 5.3 2.8 1. 3 1.0
Al comparar estos valores con los d
que el número de cambios de volu e la ~abla 4.1, se puede ver la elutriación que en la decant . ~enTnece~~1os es mucho menor en ac1on. amb1en e .bl ., arac1on completa por elutn· . , . s pos1 e lograr la seP ac1on mientra é gra en la decantación en taz, ' . s que sto solamente se lovolumen. on por un numero infinito de cambios de . , paree · , De este . modo la elutn· ac1on , c1on Y tiene ciertas venta' as . . e mas atractiva que la decantl' Ja, de que la velocidad del fl
·~ ador. Sin embargo, tiene la desve
de separación, siendo un m~~. o no es constante a través de la colu uno en las p are d es de la columna y
1écflicas
de las su bcribas
113
áJCi1J1º en el c~ntro. El tamaño de separación se calcula por el fluj o 11 fil Iurt1en medio, de manera que algunas parti'culas gru t, f de vo ' esas es an uera de Jugar en el derrame Y algunas Partículas finas están situadas fuera lug ar en la descarga de gruesos. De este modo las fracciones tienen de b · ·, . un traslape o so repos1c1on considerable_ en el tamaño de partícula y se separan claramente. Aunque el metodo de decantación nunca ~~anza el 1003 de e~ciencia en la separación, la falta de claridad en división de las fracciones es mucho menor que la debida a la variade velocidad en la elutriación. 18 Un análisis completo de subcriba se efectúa mediante series de unidades compuestas de columnas de separación. El elu triador Blythe20 (figura 4.12) consiste de 6 tazones casi llenos con agua y conectados en serie por sifones. Los tubos de separación de cada sifón tienen un aumento progresivo en la sección transversal del área interna del orden de la raíz cuadrada de 2. Cada uno de los tazones es agitado mecánicamente y el agua fluye desde un tanque de altura constante a una velocidad fija a través del sistema. El material de alimentación se lava en el primer tazón, donde se retienen las partículas más gruesas. Todas las partículas menores del
:ón
~
Aparato de carga constante T ransm1s16n para los
Banda . . de transmisión al motor
ag1tadore~
l1
Figura 4.12 Elutriador Blythe.
1
Derrame a desechos
Análisis del ta11iaño de la ¡1artz#cula 114
tamaño deternlinado por la velocidad del agua en la columna de separación pasan a través del sifón al siguiente tazón, donde la velocidad en la columna de separación correspondiente es solamente la mitad de la primera, de modo que las partículas más finas se quedan en el tazón, mientras que el derrame pasa por el sifón, hacia el siguiente tazón y así sucesivamente. El proceso es prolongado, pero no requiere aten. c1on. La elutriación se limita al extremo más grueso de la validez de la ley de Stokes, pero la mayor parte de los materiales dentro de la ga1na de subcriba exhiben flujo laminar. En el extremo finó de la escala, las separaciones no son prácticas a menos de 1O µm, ya que el material tiende a aglo1nerarse o se necesitan tiempos de separación extremadamente largos. La clu~:iaci?n con aire proporcio11a una separación más rápida y la separac1on tiende a ser 1nás clara que en los líquidos debido a la resistencia más baja del aire a la caída de las partículas· tatnbién la aglomeració11 de las partículas es reducida. 21 ' Los tiempos de separación se reducen considerablen1ente utilizando la fuerza centrífuga. El separador Bahco22 ,s es tin bº ·, d 1 · a com 1nac1on e e utr1ador de aire contrífugo (figura 4.13 ). La muestra se in traduce por el canal de alimentación a una abertura central desde la cual es atraída hacia el i·nten·or d 1 , d se ·, l . e a eamara e parac1on por a corriente de aire generada por la rot ac1on . , d e un dº1s;
4
\
3
5
\
6
/
3 I
/
/
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1
10
9
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rec1i1cas
ue Las su bc1·ibas
115
eco a 3500 rev min-1. En el lado i·zqu· d hu o . 1er o de 1 t··
e1uestra el recorrido del aire por una li'n ea ue br
a 1gura 4.13, se . ,
ªnujo, hacia el interior de la cámara de se ~es), que uniforman l a atmósfera. L as part1culas , parac1on Yeventualmente a gruesas son arr · d la · 1· · , OJa as por la fuerza cen., . trífuga hacia e· 111 ter1or d e la ~am ara de colecc1on, mientras que la corriente de aire arrastra las part ículas finas separ' d 1a mayor ' l an ose la pared del rotor · t Parte de las part1cu as sobre . , m1en ras que 1as partículas ex tre1nadamen te finas se pierden en la com·e t d . h . , ne erure ac1a Ja atmosfera. El producto grueso se pesa después de la elutriación. El punto de c?rte del se~arador se ajusta insertando especiadores de espesores vanables debajo de la válvula de estrangulación para alterar el diámetro de la abertura de la entrada de aire. Ei' fabricante calibra el separador Bahco para varios materiales de diferente densidad relativa, de modo que cada especiador tenga un tamaño específico de corte. El separador es fácil de usar y la fracción más gruesa se recupera fácilmente para el pesado. Generalmente una separación usa de 1O a 20 g de material y toma sólo unos cuantos minutos, un análisis completo de ocho fracciones no toma más de 2 horas. El separador proporciona una buena separación dentro de la escala de tamaño de 10-40 µm para materiales de densidad relativa de 2. 7-3 .O, pero la exactitud disminuye por abajo de 8 µm. Uno de los métodos de clasificación en subcriba que se usan más ampliamente en los laboratorios modernos de procesamiento de mi2 3 34 Detales es el ciclo clasificador Warman, , el cual se usa mucho para Pruebas de rutina y para el control de planta en un tamaño de ~-50 µm P8ra materiales de densidad relativa similar al cuarzo (densidad rettira 2.7) y hasta 4 µm para partículas de densidad relativa alta, tal galena (densidad relativa 7.5). Unidad d 1 · 1 last.ficador consiste de cinco ciclones (~er c~e ClC o e . . . d 1 1" d OCl o para d . . , completa del pnnc1p10 e os 111 r ~ una escnpc1on . :lrreglados en serie de tal manera que el derrame de una unidad tación de la siguiente (figura 4. t 4 ). ., d' .dades individuales están invertidas en relac1on con 1as is. al n la cumbre de cada una, los ciclones convenc1on es Y e de efectivamente cámara de manera que la descarga que
- la
a 4.15). . d a una velocidad controse bombea a través de las unida es ada de sólidos. t es d e los ciclones se 1ntro . d uce u na muestra pes
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Ciclón No. 1 Envase de Medidor de muestras presión r t
Termóm etro
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Ciclón No. 2·
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Ciclón No 4
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Regulad or de flUJO
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Cic lón No. 3
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Ciclón No 5·
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Bomba
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Figura 4.14 Cicloclasificador War1nan.
C).
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El •
·cas de las subcribas
ftt.f1l
117
fº JIUl'l 4.1 S ~iodelo de flujo dentro de una unidad de ciclón cicloclasificador.
• La entrada tangencial hacia eJ interior de los ciclones induce al Iíqaido a girar . dando por resultado que una porción de líquido, se re·
l'Orte a la abertura del extremo superior junto con las partículas de
PIJ'tículas de más lento asentamiento, se descarga a través del vértice Y hacia el siguiente ciclón de la serie. Existe una disminución en el área de entrada y en el diámetro del vértice de salida de en la dirección del flujo, lo que da por resultado un aundiente en la velocidad de entrada y un incremento centrífugas dentro del ciclón, que ocasionin una dismien el tamaño de separación de partícula límite de los
·ricador se fabrica para tener tamaños de separación · os para valores estándar de las variables de opera. d del flujo de agua, temperatura del agua, densi~ad y tiempo de elutriación. Para corregir una aperactón • JU. "°ºde Otros niveles de esas variables, se proporciona un ve corrección.
Análisis del tamaño de la partícula •
La elutriación completa tiene lugar nonnalment~ ~espués de casi 20 minutos después de los cuales las fracciones clasificadas se col~c tan descarg:mdo los contenidos de cada cámara del extremo supenor
en tazones separados.
.
,
.
Qasificación por tamaños nucroscop1cos La microscopía frecuentemente se usa como un método absoluto de análisis de tamaño de partícula puesto que es el único método por , 1 . d. 1 is 2s L el que se observan y miden algunas part1cu as 1n 1v1 ua es. ' a imagen de una partícula vista en un microscopio es bidimensional y de esta imagen se puede hacer una estimación del tamaño d e la partícula. La clasificación de tamaños microscópicos implica la comparación del área proyectada de una partícula con las áreas de los círculos de referencia, o retículas, de tamaño conocido y para obt ener el significado completo de los resultados, es indispensable que las áreas medias proyectadas de las partículas sean represen tativas del tamaño de la partícula. Esto requiere una orientación al azar en t res dimensiones de la partícula sobre la platina del microscopio, lo que resulta improbable en la mayoría de los casos. El método del microscopi_o óptic~ se aplica a partículas con un tamaño de O. 8-1 5O µ m y hasta O. 001 µ m se usa la rriicroscop ía electrónica. Todos los métodos de microscopía se llevan a cabo básicamente en muestras de laboratorio extremadamente pequeñas las cuales se deben .colectar con gran cuidado para que sean verdader~mente representativas.
·a
s1on Y as areas de las imágenes aument d ' áreas de los círculos de tamañ . . ~s se comparan con las Los números relativos de ~:~onoc,1dos inscritos so~re una retícula. de las series de las clases de t pa:t1culas se determinan en cada una tamaño por número de la ~ano. ~epresentan la distribución de volumen Y la distribució cua es posible calcular la distribución por misma densidad. n por peso si todas las partículas tienen Ja
ª
El análisis manual de los m. . puesto a error; se han desa 11lcrdosc~p1os de platina es tedioso y a to , t· rro a o sistemas · ma icos que aceleran los a 'l· . semi-automáticos y lit manuales.is na is1s Y reducen el tedio de los mé
icas de las subcribas 119
Figura 4.16 Analizador de imagen Quantimet.
El desarrollo del análisis cuantitativo de imágenes ha hecho posila clasificación rápida de partículas finas usando pequefías mues26 de laboratorio. Los analizadores de imágenes aceptan muestras una variedad de f orrnas: fotografías, micrografía electrónica y de rvación directa. Las partículas en el campo visual son examinapor una cámara de televisión y se proyectan sobre una consola, ntras que la jnformación eléctrica de la muestra pasa a un deor. En el detector, se realiza una función específica de análisis de en por medio de módulos seleccionados; Jas características que an a medir pasan a una computadora analógica que cuenta los da~leccionados y los almacena o presenta en la manera deseada. La 27 4.16 muestra un analizador de imagen, el Quantimet 720.
de resistencia eléctrica método de resistencia eléctrica aprovecha los cambios de coen un circuito eléctrico como resultado de la presencia de una 28 y cada vez se utiliza más en aplicaciones relevantes. ma de medida de un contador Coulter se muestra en la fi-
Barrido horizontal Impulsora ,,..-----4~ • del ~• contador
Contador de contacto momentáneo Registrador digital
Figura 4.17 Contador Coulter.
Las partículas, suspendidas en un volumen conocido....de líquido eléctricamente conductivo, fluyen a través de una pequena aber~,ra que tiene un electrodo sumergido sobre cada lado; la concentrac1on de partículas es tal que las partículas atraviesan la abertura una por una o sea una cada vez. 'El paso de cada partícula desplaza momentáneamente electrolito dentro de la abertura cambiando la resistencia entre los electrodos Y produciendo una pulsación de voltaje de magnitud proporcional al volumen de la partícula. La serie de pulsaciones resultante se ampli· fica, gradúa y cuenta electrónicamente. Las pulsaciones amplificadas se alimentan a un circuito de entrada que tiene un clasificador ajustable de nivel de voltaje y las pulsaci~ nes que alcanzan o exceden este nivel se cuentan; este conteo repr& senta el mayor número de partículas de algún volumen determinable proporcional a la entrada de ajuste apropiada. Si se toma una serie de conteo a varias amplificaciones y ajustes de entrada, se obtienen di.rectamente los datos para determinar el número de frecuencia, contri volumen, que se pueden usar para deterrninar la distribución de tamtéW El método ha llegado a ser popular puesto que los análisis d maño se efectúan rápidamente con buena reproductibilidad con radores semi-experimentados. Se aplica a la gama de
0.5-400 µm.
t;--
. as de las su bcribas
tC11lC
121
,40álisis de tamaño de partícula por rayo láser
Hace poco se introdujo la aplicación de los rayos láser a la medición del tamaño de las partículas de los productos pulverizados. 29 El rincipio que se usa se basa en la difracción de un rayo de luz conerente por los gr~nos del polvo que se van a analizar, lo cual da por resultado la presencia de luz fuera de los límites geométricos del rayo. El polvo que se examina está disperso en un líquido que se pone en cir•Lulación a través de una celda de vidrio por medio de un agitador ecánico. Un generador ultrasónico disgrega el polvo. Un rayo paraelo de u11 láser neón-helio de baja potencia ilumina la celda y el rayo ue deja se enfoca por medio de un sistema óptico convergente. Los ralores de la iluminación con y sin muestra son leídos por un detector lectrónico y se alimentan a un procesador programado, el que muesa después los resultados como porcentaje acumulativo de finos, en ·ez y seis ''familias'' granulométricas, cuyos límites superiores son l, 1.5, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16, 24, 32, 48, 64, 96, 128 y 192 µm. El aparato tiene muchas ventajas atractivas para los análisis de rua, tales como la simplicidad del uso, resultados extremadamente pidos y la reproductibilidad. Su principal desventaja en la actualid, es su alto costo. Análisis de tamaños de partícula sobre la marcha
La medición continua del tamaño de partícula se puede hacer dese 1971 y el sistema PSM y el sistema que produce la Compañí~ Aumetrics se ha instalado en más de cincuenta plantas de procesamiento
Dlinerales. 30 . El . t PSM-100 más avanzado, consiste de tres secciones: el sis ema , ., , · E1 ¡· . inador de aire la sección del sensor Y la secc1on e1ectron1ca. . ~ t. ' a muestra de la corriente del proceso Yelun1na or d e aire saca un · · pasa entre . de aire . atrapa d as. En tonces ta pu1pa sin aire burbuJas ., . d nso L d. . , depende de la absorc1on vana ble de on as , . res. a me 1c1on . es de diferentes tamaños de partícula. n1cas en las suspens1on b ·, . , de sólidos también afecta la a sorc1on que la concentrac1on . - de partícula y la Qd. . , 1 , . para medir e1 tamano iac1on u trason1ca, d pares de transmitración de sólidos de la pulpa; se emp 1ean os · ·f t frecuencias el procesarnieny receptores que operan a d1 eren es , . ' esta infor1r1ación lo realiza la sección electronica.
Análisis del tamaño de La partícu/a 122
El sistema PSM-100 no opera con moliendas más finas del 80% a . 1 PSM-200 meJ· orado es capaz de operar sobre pulpas menos 5O µm, e b., ·1 tan finas como el 90% a menos 30 µm. La unidad tam ien ~ ~~e un des. magnetizador interconstruido, el cual hace posible la medicion exacta sobre los dos magnéticos. El PSM-200 se ha instalado Y. probado en plantas norteamericanas y los resultados indican que el s1stei_na es ca. paz de medir los tamaños de partículas sobre la marcha, baJo condj. ciones ampliamente diferentes. Se han hecho in ten tos para usar pequeños hidrociclones calibrados31 , 32 y columnas de elu triación 33 como analizadores continuos de tamaño Osborne 35 está investigando rig11rosamente un aparato cicló34 nico representativo desarrollado por la Holland-Batt~ el aparato consiste de un tubo helicoidal de sección transversal rectangular. Las densidades de la muestra de pulpa y la velocidad de flujo aparente se mantienen constantes hasta el aparato, manteniendo así el tamaño de separación en un nivel fijo . Los parámetros de distribución de trunafto se determinan por las mediciones en diferentes lugares de la atenuación de los rayos beta de las densidades, del tamaño del lodo segregado que emerge desde la hélice de clasificación. La principal limitación para la exactitud de todos estos aparatos de clasificación como analizadores de tamaño en su sensibilidad a los cambios en la densidad de la pulpa. 36 REFERENCIAS 1. Bri tish. Standard 2955: Glossary of terms relating to powders 2. Test S1eve Data, Endocott (Filters) Ltd L d . 3 B· · h ., on res . r1t1s Standard 1017 (1960): The samplin of , . ) 4. British Standard 410'. 1976 Test Sieves. g coa and coke.
5. Daescher, M. W. Y colaboradores. Sym osiu . . . P · m on par ti ele s1ze measurement, ASTM 26·56 (ASTM Spec. Publ. 23 4 ), 195 8 6. C~l~n, 1~. J., CJzem !11d. 263 (febrero 1965)
~: ~1~~~.hita~da.rd 1_796:
9.
lO. 11 . 12. 13 .
8
1976, Test sieving. · ., rain zze Measurements on Com . Colo11, I·. J., PrOl'. Soc. Analyst Cher 7 9 merczal Powders, Alpine A. G. (1966). Schtthmann, R., Jr. Pr1nciples.of , n. .' '.163-4 (1970). 1 . ' . commmut1on l . ~t1on, Tel·l1. Pubis. A/!v!E, no. 1189 11 ( 194 , -s1ze distribution and surface calc:U" Gates.'A.O.,Tra1zs.AIME52(l9IS). 0). Gaud1n • A. rvt . ' An investiga · . . t1on of crushi h ~os1n, J>. Y Rammler, I~. The 1 ng ~ enomena, Trans. A/ME 73 253 (1926 ~~;/ :' ~9C(J 933-4). , a\vs govern1ng tl1e fineness of powdered coa~ J. J
• r1~, . ., Graphic:a1 prcsen ta tion ,· . . practice, Tra11s IM/'.1 Scct. C', 80 133 (o·f.s1z.e d11itr1bution data: an assessment of e~ 15. Allen, T., Partil·le Size Me . ' SCJ)tJcn1 l)TC 1971 ). aszt1 e111ent, Cha1)1na11n & Hall L d 14.
'
on res, l 974.
Jl.eferencias
123
Stokes, Sir G. G., Mathematical and Physica/ Pa er ., . 16· 1. p fil, Cambridge University f'ress, 189 ritish Standard 3406: Part 2 (1963) Liquid . di . B ¡ 7. , d . ' se men tat1on methods Heywood, H., 1·un amen tal pr1ncíples of sub-sieve artic ~ . ,. . 18· Dei e/opnzents in A1ineral /Jressing IMM L d P le size measurement, 1n l
CAPÍTULO 5
. . u venzaczon ~
•
INTRODUCCION Debido a que la mayor parte de los minerales están finamen te disen1inados e íntimamente asociados con la ganga, éstos deben ser inicialmente ''desentrelazados'' o ''liberados'' antes de que se pueda intenta1· su separación. Esto se lleva a cabo por 1nedio de la pulverización , en la cual el tamaño de partícula de la mena es progresivamente reducido hasta que las partículas limpias de mineral se puedan separar por los medios disponibles. La primera etapa de la conminución se realiza para hacer más fácil el manejo del material, recientemente excavado, por las palas, bandas y transportadores de mena y en el caso de los productos de cantera, para producir materiales con tamaño de partícula controlado. En la explotación se usan explosivos para remover las 111e11as del Jecho 11atural en que se encuentren y la explosión se puede considerar como la primera etapa de la pulverización. La redt1cción de tamaño en ta Planta de procesamiento de minerales, o ''molino'', tiene lugar como una secuencia de los procesos de trituración y molienda. La tritutlción reduce el tamaño de la partícula del mineral tal como sale de 11 mina hasta un nivel tal que la molienda sea posible, hasta que el ral y la ganga se produzcan como partículas separadas. La trituración se realiza por compresión de la mena contra _superrígidas 0 por impacto contra superficies, con un reco~do de · ·ento rígidamente forzado. Esto con tras ta con la molienda la 125
Pu lverizació,1
126
cual es efectuada por abrasión e impacto de la mena mediante el libre movimiento del medio de molienda tal como las barras, bolas Y gu¡. •
3arros. La trituración usualmente es un proceso en seco Y se ejecuta en varias etapas, con pequeñas relaciones de reducción que varían de tres a seis en cada etapa. La relación de reducción de una etapa de trituración se define como la relación del tamaño máximo de la p art ícula que entra a la trituradora al tamaño máximo de la partícula que sale de ella, aunque algunas veces se usan otras definiciones. En las últimas etapas de la pulverización se utilizan molinos de rodamiento de bolas o barras de acero, o mena clasificad a como medio de molienda. Generalmente la molienda se realiza en ''húmedo'' para suministrar un lodo o pulpa de alimentación al proceso de concentración, aunque la molienda en seco tiene aplicacion es limitadas. Hay una área de tamaño que se t!aslapa donde es posible triturar o moler la mena. Steane 1 deduce que es más barato mo ler y que la trituración no se debe prolongar más de lo necesario para proporcionar a los mo· linos de molienda una alimentación apropiada.
PRINCIPIOS DE LA PULVERIZACIÓN La mayor parte de los minerales son materiales cristalinos en los c~ales l?s átomos están acomodados regularmente en f or1r1aciones tri· d1mens1onales. La. configuraci on , d e 1os a, tomos esta, determinada por _ e1 ~:nano Y los tipos de enlaces f ísicos Y químicos que los mantienen
an por un esfuerzo de tensión. Tales esfuerzos se pueden gene (figura 5 .1 ). rar por una carga de tensión o compresión . . -Aun cuando las rocas tienen car nos no están igualmente dist 'b 'd ga uniforrne, los esfuerzos ínter· variedad de minerales dt.sp n u1 os, ya que la roca consiste en Q#8 ersos en f orr- d nos. La distribución del esfu d ria e granos de varios tar»I" erzo epende de 1 · -lat. cas de los minerales individuales ero , .ªs propiedades me(;il&P de grietas o defectos en la m t .' P es mas importante la pre concentración de esfuerzos (f~ r1z, ya que estos actúan como siti igura 5 2) Se ha demostrado2 que 1 . • .. t' 1 e incremento d 1 par icu ar es proporcional l , e esfuerzo en un siti a a ra1z cuad ra d de la longitud de la
figtira .5.1 Defor1naci6n de una re d cristalina . 1 de tensión o co111 presión · resu tante de los esfuerzos memos · t
• ,
• Figura S .2 Concentración de esfuerzo en una punta cie grieta.
ta peiy~ndicular a Ja dirección del esfuerzo. Por lo tanto, hay un va!or cr1t1co para la longitud de la grieta en cualquier nivel particular de fuerzo en el cual el nivel del aumento del esfuerzo en el extremo
a ruptura del enlace aumenta la longitud de la grieta, incremenla concentración del esfuerzo y causa una rápida propagación de la ta a través de la matriz, y de este modo se produce la fractura.
~que las teorías de la reducción de tamaño consideran que el es quebradizo, los cristales pueden, de hecho, almacenar enerquebrarse y liberan esta energía cuando desaparece el esfuerse conoce como comportamiento elástico. Cuando ocurre la , una parte de la energía almacenada se transforma en energía • 1 libre: es la energía potencial de los átomos en las superfi·entemente producidas. Debido a este incremento de energía ial, las superficies recientemente formadas con frecuencia son
Pulverización 128
más activas químicamente y son más apropiadas ~ la ,ª~ción de los reactivos de flotación ' u otros·' también se oxidan mas rapidamente. ., Griffith 3 demostró que los materiales fallan por pro.pagac1on de la grieta cuando esto sea energéticamente factible, es decir, cuando la energía liberada por disminución de la energía de deformación sea más grande que la energía de la nueva superficie producida. Los materia· les quebradizos suavizan la energía de deformación principalmente por propagación de la grieta, mientras que los materiales "duros" pueden disminuir la energía de defor1nación sin propagación de la grieta por el mecanismo de flujo plástico, donde los átomos o m oléculas se deslizan unos sobre otros y la energ1a se consume cuando se distorsiona la forma del material. La propagación de la grieta t ambién se ve impedida al encontrarse con otras grietas o por el en cu entro de los lí· mi tes de los cristales. Las rocas de grano fino com o las taconitas ge· neralmente son más duras que las rocas de gran o grueso. La energía que se requiere para la conminución disminuye la pre· sencia de agua y puede reducirse aún más p or reactivos químicos que 4 se adsorben sobre el sólido. Estos sucede de bido a la disminución de la energía superficial en la adsorción , supo niendo que el aditivo pueda penetrar dentro de la grieta y redu zca así la resistencia del en· lace en el extremo de la grieta antes de la ruptura. ~as partículas reales tienen forma irregular y la carga no es unifor· me sino que se realiza a través de punt os o pequeñas áreas de contacto. El quebrado se lleva ·, nnpac · to y . . a cabo principalmente por tri· tura c1on, r?,zam1ento y se distinguen tres modo s de fractura (compresión ten· s1on Y corte) dependi:ndo ?e la mecánica de la roca y el tipo de ~arga. C~ando una part1cula rrregular se quiebra por compr~sión o tri·
~urac1on, los productos caen dentro de dos distintos calibres· p~icu·
la carga o por corte en la~ salie~or compres10~ cerca de los puntos de sible reducir la cantidad d fi tes de la ~articula (figuraS.3 ). Es pocarga Y esto se hace much e inos producida minimizando el área de .,
as veces en , · . ., r 1c1es e tr1turac·' , s En el quebrado por un· t ion estan corrugadas . pac o con carga , .d
penmenta una tensión prom d" , rapi a, una partícula. de" e 10 mas alta mient , f . .-11 1or1nac1on que si la car ras esta su nenu 1 sorbe más energía de la n ga es .en ta. Como resultado, la partíc ecesar1a para logr 1 f a quebrarse rápidamente . . ar a ractura simple y . M h , pr1nc1palmente uc as veces los producto . . con ruptura por s son muy s1nulares en f onna Y •n ... r
•
,
reoría de la pulverizal·ión 129 ./
......
/
/
-
F.
¡gura S.3 Fractura por trituración.
La fricció n (ruptura por corte) d nonnalmente es indeseable La f . .~ro uce mucho material fino y bido principalmente a la i~teracn~;1on se ..presenta en la práctica de... c1on part1cula-part.. 1 ( de tamano entre partículas) la cual uede . icu a redu~c1on dora se alimenta demasiado rápido ·P ocumr cuando una tn tural . ' por estar en contacto las partícuas incre~e ~tan de este m o do el grado del esfuerzo de compresión por cons1gu1ente, la rup t ura por corte. Y
TEORÍA DE LA PULVERIZACTÓN
. l a teoría de la pulverización se oct1 pa de la relación entre la energ.1a consumida y el tamaño d e partícula del producto obte nid o partien~o de un tamaño de alimentación dado. Se han expuesto varias teor1as pero ninguna es enteramente satisfactoria. El problema más grande está en el hecho de que la mayor parte de la energía consumida por una máquina de tritt1ración o de molienda es absorbida por Ja misma máquina y solamente una pequeña fracción de la energía total está disponible para el quebrado del material. Se supone que hay una relación entre la energía necesaria para quebrar el material y la nueva superficie que se origina en el proceso, pero esta relación sólo se puede hacer manifiesta si Ja energía consumida en la nueva superficie producida se puede medir separadamente. Por ejemplo, en un molino de bolas, se ha demostrado que menos d~J 13 de Ja energía total consumida está disponible para la reducCión de tamaflo real ya que la mayor parte de la energía se utiliza en
la Producción de calor. , b· Otro factor es que un material plástico consume en~rg1~ e~ el cam10
de forma, la que retendrá sin crear nueva superficie significante.
Pulveriza(:ión 130
Todas las teorías de la reducción de tamaño asumen que e,l material es frágil (quebradizo), de manera que no se absorbe _energ1a en Pro. ·~ contracción la cual finalmente no se cesas tales como e1ongac1on o utiliza en el quebrado. . 6 La teoría más antigua es la de Ritt1nger ( 186 7), _ la que estab.lece que la energía consumida en la reducc!ón de ~amano es ~r?porc10nal al área de la nueva superficie producida. El area sup~rfictal de un peso conocido de partículas de diámetro uni~o:me es 1~versam ente proporcional al diámetro, de donde la ley de R1tt1nger es igual a:
(5.1)
Donde E = energía consumida. D 1 = tamaño inicial de la partícula. D 2 = tamaño final de la partícula. K = constante. 7
La segunda teoría (1885) es la de Kick. El estableció que el trabajo requerido en la reducción de tama ño es proporcional a la reducción en volumen de las partículas en cuestión. La relación de reducción, R, es f/p, donde fes el diámetro de las partículas de alimentación y p el diátnetro de las partículas del pro ducto. De act1erdo a la ley de Kick. la energía necesaria para la reducció n de tamaño es proporcional a log R /log 2. 8 Bond desarrolló una ecuación que se basa en la teoría de qtie el trabajo consttmido es proporcional a la longitt1d ex trema de la nueva fractura producida en el quebrado de la partícula y equivale al trabajo representado por el producto menos e1 trabajo representado por la ali· mentación. En las partículas de forma similar, el área superficial de la unidad de volumen de 1nateriales es inversamente proporcional al diámetro. La longitud de la f'ractt1ra en la t1nidad de volumen se considera que es proporcional a un lado de esa área y por lo tan to inversamente proporcional a la raíz cuadrada del diámc tro. Para los cálculos prácticos, el 80o/o del tan1ai1o en inicras que por una abertura se selecciona co1110 criterio de tamaño de partí il diámetro en micras por donde pasa el 80o/o del prodticto se ~ P, el tamaño por donde pasa el 80o/o de la ali 1ne n tación
·¡,·dad de 1nolie11da
foCl
131
signa como F Y el t~~bajo consumido en kilowatt hora por tonelada corta es W. La ecuac1on de la tercera teoría de Bond es: 11, = lOW; _ lOW;
JP
JF'
(5.2)
· , d nd e W. es el Írldice de traba¡·o El ' d' d o 1 • , • In ice e trabajo es el parametro de la reduccion de tamaño que expresa la resistencia del material a la trituración Y molienda; numéricamente es el kilowatt hora por tonelada corta necesa1·io para reducir el material desde el tamaño teórico de alin1entación i11fi11ito hasta que un 803 de el pase por la abertura de 100 µtn .
Se l1an hecho varios intentos para mostrar que las relaciones de Rit tinger, Kick y Bond son interpretaciones de las simples ecuacio9
generales. Ht1kki sugiere que la 1·elación e ntre energía y tamaño de partícula es una forma compuesta de las tres leyes. La probabilidad del quebrado en la reducción de tamaño es elevada para las partículas grandes y disminuye rápidamente para las partículas de tamaño fino. El demt1 estra que la ley de Kick es razonablemente exacta en el tamaño de trituración ligeramente arriba de 1 cm de diámetro ; la teoría de Bond se aplica razonablemente en la escala de molienda para molin os de bolas y barras convencionales y la ley de Rittinger se aplica basta11te bien a la molienda fina de 1O a 1 000 µm. 11es
FACILIDAD DE MOLIENDA
.. 1· d de la mena se refiere a la no dificultad La f ac1hdad de mo ien ño los datos de las con que los materiales se pueden reducir de tama Y r· . . . d para evaluar 1 a e 1c1enc1a Pruebas de la facilidad de molien se usan de la trituración y la molienda mism~. li nte usado para medir 1 'metro mas amp ame Es probable que e para 'ndice de trabajo de Bond, e1 1 Ja ,.,1acu·1dad de mo li end a de la mena sea d material permanecen cons;· Si las características del quebrado eñun entonces se debe esperar tes sobre todos los diferentes tama os, zca constante, puesto que
ª
.
ª
. · d I ma ter1a a q · expresa la res1stenc1a e d ue ocurren en la naturaleza, ·aies cru os q d t mayor parte de los ma en . del quebrado que depen en acteríst1cas · · 1 en diferencias en as car d dar por resultado vanaciotamano de la partícula, lo cual pue e
Pu lveriz ac:ión 132
nes en el índice de trabajo. Por ejemplo, cuando un mineral se quiebra fáciln1ente en los límites pero los granos individ~ales son duros, _entonces la facilidad de molienda aumenta con la finu~a de la molien. da. Consecuentemente los valores del índice de t~abaJO general?1~~te se obtienen por algún tamaño específico de molienda el cual 1 tipifica la operación de reducción de tamaño que se está eva_luando. La facilidad de niolienda se basa en el funcionamiento de una pieza del equipo cuidadosamente definida de acuerdo a un estri~to_procedi· miento. Bond ideó varios métodos para anticipar los requenmientos de 11 energía de los molinos de bolas y molinos de barras, los cuales proporcionan una medida exacta de la facilidad de molienda de la mena. La tabla S.1 registra los indices estándar de trabajo de Bond para
º .
una selección de materiales. · Las pruebas estándar de Bond consumen tiempo y se han usado en varios inétodos para obtener los índices relacionados con los índi12 ces de trabajo de Bond. Smith y Lee usaron pruebas sobre facilidad de molienda del tipo intermitente para conseguir el índice de trabajo y compararon sus resultados con los índices de trabajo de las pruebas está11dar de Bond, las cuales requieren cribado constante de material de tamaño inferior para simular la operación en circuito cerrado. Las pruebas tipo intermitente se comparan muy favorable1nente con los datos de las pruebas estándar de facilidad de molienda, la ventaja es que se necesita menor tiempo para determinar el índice de trabajo. 13 -~erry Y Br~~e desarrollaron un método comparativo para de· ter~1r11nar la facilidad de n1olienda de una mena. El método requiere el u~o de una mena de ret·erencia con características de molienda cono~idas. La mena de referencia se mt1ele por un cierto tiempo y se registra el consumo de energía. Entonces u11 peso idéntico de la mena de prueba se muele por un t.iempo ta1 que la energía consumida
Tabla 5 .1 Selección de los índices áe tra b aJo . d e Bond. ft1arerial
111dil·e de trabajo
Nlate1·io/
4.73 8. 78 13 .00 11.27 56.70 10.01
l 7cldcspato Grariito Gra fit(.1 Piedra caliza
Barita Bauxita Carbón
Dolomita Esmeril Ferro· silicio
Cuarzita Ct1arzo
/11di,·e de trabajo
8.91 15.13 43.56 12.74 9.58 13.57
d~
molienda 133
• éntica a la de la mena de referencia. Si r es la mena de referent la mena que se Pl\leba, la ecuación de Bond (5.2) es --
razonables para los índices eba y de referencia se muelan amaflo del producto. en términos de la ener-
artfculas de mena es una 0 pero hay diferen· eSfi cottstrªTJ.ridas en
co1D.ponen tes
•t• e molienda sobre elido
teriale de lJfQo ob .
Pll lveriZal·iú11
134
1.
tcanc.
l~
t\ .. Coar"1..'r grind 111 a)r 111can lo'' e r n1c tal rccovcr}' . bu t l1igl1cr l> ro ti ts, Ca11 i\1 i11
J 97. 44 (111avo ~ Q76). -· lngli • C. i·.,. trL' ·s1..·' in a plate duc to tl1c ¡1rcst.:ncc of cracks a11d sllé.!IJJ coriicrs, Proc
t. \ 7ai1. Arc/1. (1913). Griffitl1. \ \. Pl.·i/ Trr?11s R Soc 221. 163 (1921). HartlC\', J \i. Prt'\brc\. k. A. ) \\ 1cl, O . J .• Cl1c111ical additivcs for ore grinding: ho\\ • • ~ffectivc ::irc tl1c) '? l.11g11g 1\[111. J. 105 (octt1l)fC 1978). Partridgc. 1\. C., Princ1¡1lcs of co111r11ir1t1tion, 1lfi11c & Qz1arry1 7, 70 (julio, agost~ 1978). \Ion Rittingcr. P. R. f,tl1rht1Lll dcr Az1jbcreiti111gs Ki11zd('. l;-rnst and korn, BerJ 111, 186 7 K ick. J .. Das &est•t: der Proportio11ale111 Ji 1idersta11d tl11d Sei1ze A11li e11dL11zg, l·clix, Leipzi{!. 1885. Bond. I·. C.. Tl1cThird Thco~· of con1111inution, 1'ra1zs. Alt.fl!." 193, 484 (1952). Hukki. R. T .. Tl1c principies of con11ninution, an anal} ticaJ sumrnary, t'11g. Mi11. J. 176, 106 (ma}O 1975). Hor~t, \\'.E.}' Ba · ·arcar J. 1-1 .• L e of siJ11plificd ore grindability tccl1ni4uc to cvaluatr plant performance, Tra11s S,1/EJA/1\IE 260. 348 (diciembre 1976). Bond. F. C., Cru,.hing and grinding calculations, B11llctin 07 R9235B, Allis-Cl1almcrs, 1961. Sn1ith, R. \V. }' lec, K. rl .. A con1parison of data fron1 Bond type simulatcd closcd· circuit and batch type grindability tests. Tra11s. S!vIE/AIMt.. 241. 91 (1968). Bcrl)'. T. 1:. y Bruce. R. W.. A sin1ple nictllod of dctcr1nining thc grindability of ores Can. A1i11. J. 63 Uulio 1966). Lo,vrison. G. C., Crus/1i11g a11d Gri11di11g, Buttcrvi1ortl1s, Lo11drcs, 1974 . 111
3. 4. 5.
6. 7. 8. 9.
10.
11. 12. 13. 14.
~
1
•
,.
cAPITULO 6
ritura oras
INTRODUCCION es la primera etapa mecánica en el proceso de 1a con. La. trituración , m1nuc10.n, en la cual el principal objetivo es la liberación de los minerales valiosos d e la ganga. Generalmente la trituración es una operación en seco y normalmente se realiza en dos o tres etapas. Los trozos de mena todo uno extraídos de la nlina pueden ser tan grandes como 1.5 m y éstos son reducidos en la etapa de trituración primaria hasta 10-20 cm en máquinas trituradoras de trabajo pesado. En la mayor parte de las operaciones, el programa de la trituración Primaria es el mismo que el de minado. Cuando la trituración prima• se realiza bajo tierra, esta operación normalmente es responsabilina dad del departamento de minado; cuando la trituración primaria es sobre la superficie, es costumbre que el departamento de minado entregue la mena a la trituradora y el departamento de procesamiento de minerales triture y maneje la mena desde este punto a través de
las operaciones unitarias sucesivas de procesamiento de minerales. Las trituradoras primarias comúnmente están d.iseñadas ~ara oper.ar % del tiempo disponible, principalmente debido a las 1nterrupc10causadas por la alimentación insuficiente a la trituradora y por 1 oras mecánicas en la trituradora. La trituración secundaria incluye todas las operaciones para \'echar el producto de la trituradora primaria desde el almacena135
TrittJradoras 136 Mineral tal como sale de la mina
Depósito de compensación
Alimentador ( -)
Perilla (+ )
Trituradora primaria •
Planta de lavado Lamas
Arenas Mena lavada
Reserva de materias primas, depósito o s1 lo ( )
Cribadoras
•
(+)
Trituradora secundaria {
- - - - - Cribadora s
-)
{ +)
Trituradora terciaria DL;'6s1to de mineral fino
FiSlUJ'a 6.1 Diagrama de flujo básico d(} una planta de trituración. Alimentación
6.l a) Trituración en circuito abierto b) Tri.tura -· •
•
·
·
e10 n en circuito ce
/ntrtJducció11
137
miento de la n1ena hasta Ja d 1· .. , spos1c1on del d radora e1 cual usualme11 te está pro ucto final de la trituproducto de la trituradora Prime~tre O.S Y 2 cm de diámetro. El '' " ana en la may metal11e1·as puede ser trit urad 0 . or parte de las menas . Y cribado t. f · pJa11ta secundaria generalment . sa is actor1amente y la .. _ e consiste de u d ducc1on de tamano con t riturad . na o os etapas de reoras Y cnbas ap · d · go. si la n1ena tiende a ser resbalad· rop1a as. Sin embariza Y dura, la etapa de trituración terciaria puede ser sust 1·tui·da · por una ¡· d de barras. Por otra parte pued mo ien ª gruesa en molinos ' en ser usadas m , d d reducción de tan1a11o de la trituracio' . as e os etapas de n secundaria si la mena es ext dura o en casos es¡1eciales donde es im p t t . . . ración de fi11os. or an e minimizar la producUn diagra~a de flujo básic¿ para una planta de trituración se mu ~stra en. la figura 6.1.~qu e incorpora dos etapas de t r1·t urac1·on · secun. . daria . Es . incluida una etapa de lavad o , la cual fr ecuen t emen t e es
necesaria p~1·a menas pegajosas que contienen arcilla, las cuales puede11 condt1c1r a problem~s en I.a tritura ción y cribado (ver capítulo 2). . Algunas veces las cribas vibratorias son colocadas adelante de las t~tur~doras s_ecundarias para remover el material fino o esca/par ~l1mp1ar) la alimentación y aumentar así la capacidad de la planta de -trituració11 secunJaria. El material fino tiende a llenar los huecos entre las partículas gra11des en la cámara de tritt1ración y puede ahogar Ja trituradora , causando daño, porque la masa empacada d e roca es • •capaz de aume11tar en volumen mientras es triturada. La trituración puede ser e11 circuito abierto o cerrado, depen·endo del tamaño del producto (figura 6.2 ). En la trituración en cir...... to abierto, el material fino de la criba se combina con el producto la trituradora y en ton ces es enviado a la siguiente operación. La "turación en circuito abierto se usa t~recuentemente en las etapas trituración intermedia o cuando la planta de trituración secundaria produciendo una alimentació11 para el molino de barras. Si la triora está produciendo alimentación para molino de bolas es bueJláetica usar trituración en circuito cerrado, en la cual los finos de · es el producto terminado. El producto de la trituradora es o a la criba de manera que cualquier material grueso será reUna de las principales razones para cerrar el circuito es l~ más grande que se proporciona a toda la planta de tnSi es necesario la trituradora puede ser operada a una más amplia, alternando así la dis~ribución de t_amafto del Y haciendo una reducción selectiva sobre la cnba, el pro"fi ción nece1 terminad o puede ser ajustado para dar a espec1 1ca oAU.
1ritzJradoras 138
. el material es húmedo o egado que s1 saria. Existe además el factor a~ , . pueden variar). entonces es ºb'l·d . . es cl1mat1cas d egaJ· oso (y las con 1c1on . d para prevenir la pos1 1 1 ad P d la tritura ora ·. d. se aumenta la producc1on de P osible abrir la descarga e · t , por este 1ne 10 L 11 de u empaquetam1en o ) . . culante adicional. a operaensara la carga c1r 1 la máquina, lo cua comp .. 'te la compensación por desgaste ción en circuito cerrado tamb1en. p~rm:os Y generalmente da mayor liquc tie11c lugar sobre los revesbt~m1en los requerimientos de la panta. d a los cam ios en . , (tolvas de gruesos) preceden a las bcrtad para respo11 er L tolvas de compensac1on . d d as . . recibir las cargas que son vac1a as esde tritt1radoras primanas para b tante capacidad de alrnace. elevadores Y can11ones Y deben tener as . to para man t e11er una alimentación constante a la tnturadora. namten . ., En la mayor parte de las Plantas de beneficio la planta de tnturac1on b 1 no trabaja las 24 horas del día, ya que solamente se lleva a ca o a carga y transpor te de la mena en dos tumos, siendo usado el otro turno para llevar a cabo las operaciones de barrenado Y volado la · a. Por lo tanto la sección de trituración debe tener una. capacidad m1n . horaria más grande que el resto de la planta, la cual trabaja continuamente. La mena siempre es almacenada después de la tri turadora para asegurar un suministro continuo por Jas 24 horas a la sección de molienda. La pregunta obvia es, ¿por qué no se tiene similar capacidad de almacenamiento antes de las trituradoras y también por qué esta sección no trabaja continuamente? Aparte del hecl10 que es más barato en términos de consumo de energía, triturar en las horas de 1novin1iento niáxirno, las grandes tolvas de almacenamiento son costosas, así que no es económico tener tolvas tan to en las etapas de trituración con1,, ,,,, lét molienda. No es práctico almacenar grandes cantidades de la mena todo uno que sale de la mina, desde el momento en que ésta es 'muy variada'', es decir que consiste de un gran rango de tamaños de partículas y las pequeñas se mueve n hacia abaJO del montón Y llenan los vacíos. Esta masa empacada es di f ícil de mo· ver desp t1és que está asentada. Por lo tanto, la mena co mo sale de la mina debe ser 111a11te11ida en 111ovi1nien to tan to como sea posible y las tolvas an1 ortiguadoras o de co mpe11sación sola1nente deben tener uficiente capacidad para igualar el flujo a la tri turadora.
:n
4
TRITURADORAS PRIMARIAS Las
usada~
triturado~as primarias son máq uinas de trabajo
para reducrr la mena com o sale de Ja mina hasta un t apropiado para el transporte y para la alimentación de las
139
" ·ect1i1darias. Estas generalmente 80 . . dora.. . ·b ¡· . n operadas en circuito abier.011 0 s111 en as 1111p1adoras de tra baj d . to e • ci ales de triturad . ? pesa o (parrillas). Hay dos tipos pritl. p .. oras primarias en operaciones metalífe. u·1turadoras de qu1Jada y ¡ · · ras - lª ~ . as g1rator1as- aunque la trituradora de i11111acto, que tiene uso limitado como 'trituradora . . , · :t > a -la separadan1ente pnmana, sera cons1c er ll • •
Trituradoras de qt1ijada
La form~1 carac~erística de esta clase de trituradora con dos placas, q11e se abre11 Y se c~erra11 como quijadas de animal. 2 Las quijadas están co}o(adas en u11 a11gulo agudo entre ambas, y una de las quijadas está apo)rada de nlodo que oscile en relación a la otra quijada fija. El material ali1nentado dentro de las quijadas es alternativamente mordido y lib rado para descender continuamente dentro de la cámara de trituració11; cayenclo fi11almente por la abertura de descarga. Las triturad()fas de quijada se clasifica11 por el método de apoyar la quijada mÓ\'Íl (figura 6.3 ). En la t rifllrado1·a Blake la quijada está apoyada e11 la parte s11perior y de ese modo tiene una área recibidora fija y wia abertura de descarga variable. En la t1·ituradora Dodge la quijada 'vil está apoyada en la base, dándole t1na área de alimentación vable, pero área de entrega fija. La trituradora Dodge se usa solamenen trabajos de laboratorio, donde se requiere u11a estrecha selección tamaño y nunca se usa para trituración de grandes cargas ya que se
ye fácilmente . .La quijada móvil de la trituradora U1zi11ersal está apoyada en posición inter111edia y así tiene una área recibidora Y de entrega or parte de las trituradoras de quijada usadas hoy en d1~ ~e ensolamente algunas variaciones de detalles de la forma bas1ca.
Pivote Pivote
Pivote oodge
Universal
Fisura 6.3 Tipos de trituradoras de quijada.
Tritu radrJras 140 Pivote
, , Quijada con vaivén ,/ ,, Quijada fija
Excéntrico
1
I
, 1
1
,
1 1
l1
Biela
1
'1 1
1 1
///
Existen dos formas de trituradora Blake: articulación doble Y articulación simple. T1·ituradora Blake de articulación doble . En este modelo figura 6.4, el movimiento oscilatorio de la quijada móvil es efectuado por el movimiento vertical de la biela m otriz (pitman ). Esta se mueve hacia arriba y hacia abajo por la influ en cia de un excéntrico. La placa de la articulación posterior causa que la biela motriz se mueva 11acia los lados a medida que ésta es emp ujada hacia arriba. Este movimiento es transferido a la placa de la art iculación delantera Y ésta, a su vez, causa que la quijada móvil se ap ro xime a la quijada fija. Similarmente, el movimiento hacia abajo de la biela motriz permite que la quijada móvil se abra. Las características importantes de la máquina son: l. Puesto que la quijada está apoyada d esde arriba, ésta se mueve . un,a .distancia 1n inima en el punto de entrada y una distancia max1ma en la entrega. Esta distancia ináxima es llamada c~ra de la trituradora. 2. El d es plaz~mie~to hor~zontal de la quijada móvil es mayor n la parte mas baja del ciclo de la biela motriz y disminuye tantem: nte a través de la mitad ascendente del ciclo, a medlf. que el angulo entre la biela motriz y la placa de la bisagra sera llega a ser menos agudo. 3. La fuerza de trituración es mínima en el . d l comienzo e e , d , 1 · 1 · las uan o e angulo entre 1 ~ . ar icu ac1on es es más agudo es encrg1ca en la parte superior cuando . , . . toda la potencia se e en un recorrido reducido de 1 a qu1Jada. La figura 6.5 muestra una se . , trituradora de quijada de d bl c~ton t:~nsversal a través o e art1culac1on. Todas las trit
cam.
frittira lora
¡11·i111a1 fa._'\
141
Figura 6.5
Se~ció11
transversal , . de ttnatr1turadoradedobl · a t raves · ., 1 e art1."'i. : ulac1or
de quijada se clasif"ican de acuerdo a su , :\ . 211cl10 de las placas y la b t d ~ arcas de recibo, t:s c.1ecir el a er ura e recibo la et l l d. '
tre las quijadas en la entrada de la ali . . . 'ª es. a istancia cnturadora de 1830 X 1?"O . mentac1on. Por eJen1plo. una trib - "' nlm tiene un ancho de 1830 mm , a ertura _en la entrada de la alimentación de 1220 mm. Y una Cons1der~ una gran pieza de roca cayendo hacia el interior de la ca de la trituradora. Las quijadas, la ~~muerden'' éstas se mueven . r_e lac1on na en ·• a la otra a una velocidad que depende ' del tamaño de maquina Y que generalmente varía inversamente al tamaño. Básiente, se debe dar tiempo para que la roca quebrada en cada rdida" caiga a una nueva posición antes de ser mordida de nuevo. J-nena cae hasta que es detenida. La quijada móvil se cierra sobre .ál>idamente al principio y después más lentamente con energía .... hacia el final del golpe. Los fragmentos ahora caen hasta un punto de captura a medida que las quijadas se separan y son comprimidas y quebradas de nuevo. Durante cada " de las quijadas la roca aumenta en volumen, debido a la de vacíos entre las partículas. Como además la mena está ltacia una área de sección transversal que reduce gradual· cámara de trituración. el ahogamiento de la trituradora rrir pronto si no fuera por el incremento en la amplitud
1'rit111·adoras 142
d J 1novin1i nto hacia el ·xtr'nto d d"!i arga de la triturado ra . F to acelera ,¡ 1nat ria! a trav ~s de la trituradora P rini 1iéndol ~ d ·~cargar 111 a una velocidad ' uficiente para d ·jar espa ·io para el atenal que entra por arriba. l~.ta es la trituración libr' o por captura. opuesta a la trituración obstruida Ja cual ocurre cuando el v0Jun1en de n1at erial qu, est;i llegando a una sección transv ~r'al particular es ~1uís g~:•nde que el que cst<í saliendo. En el qu ·brado por capt ura, Ja tr1turac1on es solan1ente por las quijadas. inientras que en el queb rad o obstruido, 1 las partículas se quiebran unas con otras. f '1 a re(fucció11 de ta111año, e11tre partículas puede conducir a una e,·ce'iva p roducci ón de finos y si la obstrucció11 es seve1·a da11a1·,1 la tri t t11·:.1dt)f(l. El ta111año de d ''"'Cargad l 111ale1·ial se co11tro }¡1 por el éljt1stc de la triturado1·a que es la abertura 111á,,,Yi111a de 1<1"' q t1ijadé1S en e l cxtr~ 1110 de desc.arga. Este se puede ajustar U.. (lllClO plé.lC\lS a~ a1·ticulació11 de la longitud 11ecesaria. El desgaste sobre 1~1s c1t1ijadé1s se co 1111)e11s<1 1novicndo el bloque de ajuste trasero <.1ttc soportél 1'1 pl~1c¡1 de Ja articulación posterior. U11a característica de todas las t1·it11radoras de quijada es el pesa· do vola11te unido al i1npulso1·, el c11al es 11ecesario para aln1acenar e11ergía sobre la n1itad ociosa del recor1·ido y e ntregarla en la mitad del reco1·rido correspondiente a la tritu1·¡1ció11. Co1110 la tritt1radora de q~1ijada trabaja solamente e11 la 111itad del ciclo, está limitada en capa· c1dad por su peso Y tainaño. Debitio a su carg,1 y liberación de fuerza alternados ésta debe ser n1 t1y 1·t1e1·tc y 11ecesi ta c.imen tación sólida 3 para absorber las vibracio11es. . T1·itu1·ado1·a.s de quijcida co11 a1·ticl1ll1ció 11 .');11 zple. En este tipo de tritt:rad?ra (figura 6.6) la (}L1ijali<1 n1 óvil está st1spe11dida en la flecha exce?tr1~a, lo cual })e1·n1ite t111 disc 110 111ás ligero y con1pacto que con l~ ina_~u1n ~ ..de dob le_ a r~iculación . El 1novi1niento de la quijada móvil ta111b1e11 .· , No solamente Ja qua·. · d , cl1 - i1ere del cl1 se110 de doble '·1rticul·ac1on. J ~, ¡1 i1~ ov1 1 se n; ue\'e l1acia la q t1ijad<1 t'ij¡1, bajo la acción de la articula· c1on s1110 c1ue esta tan1bién se t11t1eve verti l , :J. del excé11trico Est . . ca mente segt1n la rotacwll · e n1 o v1tn1e11 to e I ' J) t1 · c 0 i :\ 1 .. 1 ·, J· , ( e a QUIJada ayuda a emP"" Jar a roca a traves ele la cá mara ele t . t ., de articulació 11 sinlJ)] ' ti n uracion. Por lo tanto. la máquilll t: en e t111a C
Trituradoras p1·i1narias 143
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Figura 6.6 Sección transversal de una trituradora de quijada de una articulación .
. ~s máquinas de doble articulación cuestan casi 50% más que las maquinas de un¡1 articulación del mismo tamaño y se usa11 sobre material~s tt'naces, duros y abrasivos, aunque la trituradora de articulación simple se usa en Europa, especialmente en Suecia, para trabajo ..Pesado en menas duras de taco11ita y 1·recuentemente es sobrealin1entada, ya que el movimie11to de la quijada tiende a hacer que se ali1nente
asr misma.
', Variaciones en la trituradora Blake. Para vencer los problen1as de ~iento cerca de la descarga de la trituradora lo cual es posiblt! titán presentes ijnos en la alimentación, algunas veces se usan pla~u.rvadas (figura 6. 7 ). El extremo nlás bajo de la quijada móvil es \'o mientras que la mitad inferior opuesta de la quijada fija es · Esto permite una más gradual reducción en el tamaño a meel material se acerca a la salida, minimizando así las oportude empaquetamiento. También se ha reportado nleno_s d~sga_ste las placas de la quijada, puesto que el material es d1str1bu1do
una área n1ás gra11de.
4
Trituradoras 144
Figura 6. 7 Placas de quiJada curvadas.
Las trituradoras de quijada rompen grandes 111asas de roca por presión, evitando la abrasión de las partículas de mena sobre las quijadas. Si ocurre un rozamiento hay desgaste excesivo y pérdida de energía. La quijada móvil en la máquina de doble articulación tiende a forzar la roca hacia arriba, mientras que en la trituradora de articu· !ación simple, la quijada móvil fuerza la roca hacia arriba y hacia 5 abajo ; se ha declarado que la quijada móvil de la trituradora de qui·• jada Brown-Lenox (figura 6.8) está diseñada para quebrar mediante el movimiento de las placas de la quijada firmemente contra la roca, de manera que no ocurra abrasión y sí ocurran reducciones signifi· cantes en el desgaste Y consumo de energía. La línea central de la zona de trituración está alineada con el centro de la espiga de la articulación, de manera que la roca se mantenga fittne por la acción de trituración en línea recta de las quijadas.
Construcción de trituradoras de quijada. Las trituradoras de qUl" jada son equipo pesado para cargas extremas de trabajo y por
trituradoras pri1rzaria.r; 145
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,.. 1
• •
-
-
4
1
l \
1- Gorrón de charnela en la línea central de la cámara de tr1turac16n para quebrar sin f r1cc1ones . Grandes cojinetes y tubr1cac16n integral. 2 A~mplia entrada en la gargan t a. que a..,egura una f ác1l ahmen t ac16n a la cérr1ara de tr1turac16n ~ La qui¡ada de acero colad o, con vaivén. se balancea p a ra e vi t ar pérdidas de po t encia p o r el levantamiento dura nte la c arrera de tr1turac16n 4 Un volante de d iá metro pe q uerio J1gero es todo to que se necesi ta debido a la ba1a 1nerc 1a del mecantsmo
5 El m t can1smo de operación esta r.ompletamente protegido para una 111de m áxima v manten1m1cnto m1n1rr10 6 Las ar t1culac1ones dobles proporcionan el máximo poder de palanca paro el arTipho golpeteo excén trico Resor tes de ret roceso :y leva automát1camente compensados para el desgaste ... i La biela extraligera s1emprl! estj en comp resión y se apoya direct amente en la superf icie inferior del excéntrico 8 Todos los a¡us tes se realizan en la qu1¡ada f 11a para no descompor1er la geomet ría d e tr1turac16n
FÍ811r• 6.8 Trituradora de quijada Brown-Lenox.
se deben construir sólidamente. La estructura principal casi está hecha de hierro colado o de acero, unida con pernos de · Frecuentemente se hace en secciones que se puedan transpara instalarlas bajo tierra. Las trituradoras de quijada moder· por lo general una estructura principal de placa soldada de plado. Las quijadas se construyen de acero f un di do y tienen emplaza bles de acero al manganeso, las que se atornillan en sec·
Trituradora~
146
pueden quitar con f aciliSe de manera qu e 3
.. d ciones sobre las qu1Ja as, . . --quilibrar el desgaste. Las dad Y periódicamer1te se invierten pdaral cca'mara de trituración para · t los lados e a · placas laterales se aJUS an d te Estas también están p1·oteger la estructura principal ~el es~das ~in1ilares a las placas de anganeso y t1e11e11 v1 as 1 11ecl1as de acero a m .. ·d . a pucder1 ser lisas, pero .. d L s placas de la qu1Ja a m1sm 1as qu1Ja as. a d , lt·ma se prefiere para mate~ , f ntemente son corruga as, 1 u 1 mas recue b . Por lo ge11eral el ángul<) entre las quijadas es i·iales duros Y a ras1vos. 1· . o 1 de un ángulo mayor causa des 1zam1en to, menor de 26 ' ya que e uso lo cual reduce la capacidad Y aumenta el desgaste. , . · d de 1as t r1 turadoras de quijada varia 1nversame11te La veloc1da . _1 con el tamaño y generalme11te queda entre l 00 Y ~50 r~v n:in · El principal criterio para determinar la velocidad optima es q~e a las partículas se les debe dar suficiente tiempo para mo:e.r,se hacia abajo de la garga11 ta de la trituradora hasta una nueva pos1c1on antes de ser mordidas de nuevo. La amplitud máxima de giro de la quijada. o ''carrera'', se determina por e] tipo de material que se está triturando y por lo general se ajusta cambiando el excéntrico. Este varía de 1 a 7 cm dependiendo del tamaño de la máquina y es más alto para material plástico, duro Y más baja para mena dura, quebradiza. Mientras niás grande sea la carrera, tanto menos peligro hay de obstrucció11, ya que el material se quita más rápidamente. Esto sucede porque una gran carrera tiende a producir más finos, lo cual disminuye la trituración por captt1ra. Las carreras grandes también imparten mayores esfuerzos de trabajo a la , . maquina. Las trituradoras de quijada varían en tamaño 11asta 1,680 mm de abertura de alimentación por 2,130 mm de ancl10. Este tamaño de máquina maneja mena con un tamaño n1áxi1110 de 1.2 2 m a una velocidad de trjturación de aproximadamente 725 t h - 1 co11 una descarga de 203 mm. Sin embargo, a velocidades de trituración arriba de 545 1 t _11- ~a ve~taj~ económica de las tritu1·adoras de qttijada sobre las g1rato1·1~s d1sn11nuye ~ arriba de 725 t h- 1 las de quijada no pueden competir co11 las giratorias. 1
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Trituradoras giratorias
Las t~it_uradoras giratorias se usan principaln1ente en las piantlS de superf1c1e, aunque algunas operan comu' . · ~ l · . nmente e11 el tnter1or u. . . ,_........ as minas. La tr1tt1radora giratoria (figura 6- 9 ) d · · consiste pnnc1pau1191!'4' te e una gran flecha o árbol con un elemento de l. d , . m o ien a conteo
radoras giratorias
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Planta
fJaura 6.9 Trituradora giratoria
a) Diagrama funcional. b) Sección transversal.
Itero duro, la cabeza, asentado en un casquillo excéntrico. El árbol o lecha está suspendido de una ''arafia '' y a medida que gira, nor1~nal te entre 85 y 150 rev min -i, se mueve siguiendo una trayectoria Cónica dentro de la cámara de trituración fija, o coraza, debido a la n giratoria del excéntrico. Al igual que en la trituradora de quiel movimiento máximo de la cabeza ocurre cerca de la descarga. tiende a mitigar el ahogamiento debido el amontonamiento de en esta zona, siendo así una buena máquina de trituración e&Ptura. El árbol o flecha a su vez estii libre para girar sobre su el casquillo excéntrico, de manera que durante la trituración os de mena se comprimen entre la cabeza giratoria y la parte de los segmentos de la coraza y la acción abrasiva en direc-
orizon taJ es despreciable.
•
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Trituradoras 148
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. ' Figura 6.10 Trituradora giratoria alimentada directamente desde un cam1on.
En cualquier sección transversal hay dos juegos de quijadas que abren y cierran como en las trituradoras de quijada. De hecho la trituradora giratoria se considera como un número i11finitame~t~ grande de trituradoras de quijada, cada una de un ancho inf1n1tamente pequeño. Puesto que la trituradora giratoria, a diferencia de la de quijada, tritura durante todo el ciclo tiene una capacidad n1ucl1~ ma~ alta que una trituradora de quijada de la 111isma abe1~tura de alimentación y comúnn1ente la prefieren las plantas que manejan producciones muy altas. En las minas con velocidades de trituración arriba de 900 t/h, siempre~·~ escogen trituradoras giratorias. Las trituradoras varían en tamaño hasta aberturas de alimentación de l 830 mm Y pueden triturar inenas con un tamaño superior a 1 370 mm a una velocidad de 5 000 t h- 1 con una descarga de 200 1nm. El consumo de e11ergía llega en estas trituradoras hasta 750 kW. .Las tri· turadoras giratorias grandes frecue11te1nente prescinden de los costosos mecanismos de alimentación y muchas veces son alimentadas en fortnª directa desde camiones (figura 6.10). Se n1anejan en forma satisfac· toria con la cabeza cubierta por la alimentación. Aunque conviene ''eS" calpar'' los finos excesivos (separarlos) de la alimenta~ión, la tendenci' •
•
doras giratorzas ;tura 149
derna en las plantas de gran capacidad es prescindir de las panillas si o • E ' mena Jo pernute. sto reduce el costo de capital de la instalación y duce la al_t~a desde la cual la mena debe caer al interior de la tritudora, minu~ruzando de ~ste mod~ el dafio a la "arafia". La trituración bstruida se f 01nenta en cierta medida, pero si la obstrucción no es seria trituración roca con roca que se produce en las primarias, reduce la ca hasta el tamaño de mena deseado para la trituración sobre acero cesaria en las secundarias, reduciendo así el consumo de acero. 6 e ConstTUcción de las trituradoras giratorias. La armadura exterior tá construida de hierro colado pesado o placa de acero soldada, con menos una unión para construcciones, la parte del_ fond? tie~e el 1. 1·mpulsor de la cabeza, las partes superior y superior mas baJa de aeanna dura f arman la cámara de trituración. Si el eje está sostenido
Ftama ,.ll Cabeza
de trituradora
Trituradoras
ISO , nJayor parte de las girato· l d"da como en a 1 por una cl1un1ace1·a st1spen ~ ue lleva la cl1umacera forma una rias primarias, entonces la arana_ q de Ja armadura. La armadura de unión a través de la parte superior. . tos de acero al ma11ganeso o ., t; tegida por revest1n11en , E triturac1on es a pro t' do (Ni·-11ard) o concavos. n lado y re orza d 1 de 11ierro blanco a ea o, co ·11o continuo remachado 1 óncavo es un an 1 las trituradoras pequetlas e c d co' ncavos seccionados, llaL , uinas gran es usa11 a la armadura. as maq . f ma de ctttla y descansan sobre un madas duelas' las cuales tienen or . l . f erior o están remaanillo ajustado entre la armadura superior y ~ in , ·, cl1adas a la coraza. Los cóncavos están sostenidos con algun ,m~ter1al de relleno blando, tal como me.tal blanc~, zinc, cemento plast1co, el cual asegura que el asiento descanse pareJO contra la coraza de acero. La cabeza es de acero forjado y forma parte del árbol o flecha (figura 6.11 ) y está protegida por una cubierta o ma11to de acero al manganeso, al cual se asegura a la cabeza por medio de tuercas, las que corren por roscas de tolerancia especial para que se autoaprieten durante la operación. El manto está sostenido con zinc, cemento plástico o más recientemente con resina epóxica. El perfil vertical de la cabeza frecuentemente tiene forma de campana para ayudar a la trituración del material, el cual tiende a la obstrucción. El casquillo o camisa excéntrica, dentro de la cual ajusta el árbol o flecha, está hecha de acero colado co11 revestimientos de bronce que se pueden cambiar. En la trituradora Telsmith 7 el excéntrico está dentro de la cabeza y produce un movin1ie11to de trituración horizontal, uniforme en todos los puntos de la arn1adura de trituración (figura 6.12). Esto reduce la pérdida de trabajo por resbalamiento, dando por resultado una capacidad más grande y un desgaste uniforme. Sin embargo, en este tipo de trituradoras hay un peligro más grande de
1
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fritltrad,11·as giratorias 151
hogamiento, ya que no hay m . . . ov1m1ento ho . 1 . acabeza, entre las aberturas de ar . , rizonta diferencial de la . ., 1mentac1on y de d to la al1men tac1on debe ser er· . escarga. Por lo tan. 1c1entemente e 1 d . . fllaterial fino. sea pa a (hmp1ada) de
En todas las trituradoras se d b
.
$Ultar de la entrada de material ne ~ ~revenir el daño que pueda reción. Muchas trituradoras gir t ? rt.turable ª la cámara de trituraª or1as tienen un monta·e h'd1 ~ 1· cuando ocurre una sobrecarga se b 0 t J rau 1co Y el fluido , soltando así el árbol _ª. ~,salta una válvula que libera ,, ( Y perm1t1endole pasar al material ''vagabun do ge11era 1mente herramientas Y ot ras piezas . de metal) entre la cabeza Y la. taza. Este. monta1·e tambie'n se usa para ajustar · la descarga de la. trituradora . , a intervalos regulares para compensar e1desgaste del revest1m1ento concavo y del manto. <:omparación de las trituradoras primarias . Para decidir si se debe usar una trituradora de quijada 0 una giratona en una planta en particular: el factor principal es el tamaño máximo de la mena que la trituradora debe manejar y la capacidad • necesana. Las trituradoras giratorias en general, se usan donde se necesita una alta capacidad. Como trituran durante todo el ciclo, son más eficientes que las de quijada, a condición de que la cámara de trituración se mantenga llena, lo que normalmente es fácil, puesto que la trituradora puede trabajar con la cabeza sepultada en la mena. Las trituradoras de quijada se usan cuando la abertura de la trituradora es más importante que la capacidad. Por ejemplo, si es necesario triturar material de cierto diámetro máximo, entonces una • toria con la abertura necesaria, tendrá una capacidad de casi tres que la de una trituradora de quijada de la misma abertura de tación. Si es necesaria una alta capacidad, entonces una girato"' respuesta. Sin embargo, si se necesita una gran abertura de tacíón pero no capacidad, entonces la trituradora de , quijada . ~uente resulte más económica, ya que es una maquina pe7 la giratoria podría trabajar en vacío la mayor parte del Jelación útil, que frecuentemente se usa en el diseño de proporcionada por Taggart:
3
61. 7 (abertura en ¡netros)2 use una trituradora de quijada.
Trituradoras IS2
, I r use una trituradora giSi el tonelaje es mas grande que este va o ' rato ria. 't d Los costos de capital y de mantenimiento d~ una. tn ura ora de quijada son ligeramente menores que los de una~ gira~ona, pero.se co:11pensan con los costos de instalación que son mas baJ?S en la giratona, puesto que ocupa casi 2/3 del volumen Y ti~ne casi 2/ 3 del peso de una trituradora de quijada de la misma capacidad· ~to suce~e ~orq~e la cámara de trituración circular de la giratoria permite un diseno mas compacto con una n1ayor proporción de volu~en total que el -~ue se 2 consideró para la cámara de trituración en la trituradora de qu1Jada. Las cimentaciones o bases de la trituradora de quijada necesitan ser mttc11o más f tiertes que las de las giratorias, debido a los esfuerzos alternados de trabajo. La n1ejor capacidad de auto-alimentación de la trituradora giratoria comparada con la de quijada da por resultado un ahorro en el costo de capital en algunos casos, con la eliminación de los costosos aparatos de alimentación, tales como el alimentador Ross de trabajo pesado. Sin en1bargo, ésto frecuentemente es una falsa economía, ya qt1e en mucl1os casos el menor costo de la inversión se considera de poca importancia y se prefieren el mejor funcionamiento y e] escalpado (eliminación de finos) antes de la trituración que se obtienen con aparatos separados de alimentación. En algunos casos se prefiere la trituradora de quijada debido a la facilidad con que se puede seccionar en los casos donde hay necesidad de transportarla a zonas remotas y para usarse bajo tierra~ esto puede ser ventajoso para instalar una trituradora de quijada. El tipo de material que se va a triturar también determina la trituradora que se va a usar. Las trituradoras de quijada trabajan mejor que las giratorias sobre material arcilloso o plástico debido a su ca· rrera más gra.nde. Se l1a encontrado que las giratorias son particular· mente apropiadas para materiales duros y abrasivos· tienden a dar un produ~to más cúbico que las quebradoras de quijada~si la alimentación es laminada o ''a¡)lanada ''. •
TRITURADORAS SECUNDARIAS
Las trituradoras secundarias son n1uc1 ~ ¡· l 111á 10 . . . n1as igeras que as quinas pr1mar1as de trabajo pesado Puesto que t lim ...... ., . · ornan como a ~ tac1on la mena ya tnturada en las trituradoras Primarias el tamaflO
'
ora i¡ ad 'fllf
ec·1J11llt1rias
153
áxirno de alirnenta':i~n normalmente será menor de 15 cm de . ~01 tro )' so11 111ás fac1les ele maneJ·ar clebi"do 1a • _. a que 1a mayor parte 11 e 10 const~tuy tes ctanrnos en la n1cna, tales como restos de metal, 111 ad era, ar(.;Jlla__ Y la '~ ' ya se extrajeron. Si1ni larmente, los arreglos 1011 1111 Y al e11tación que sirven a las trituradoras sel.~n e trar1 s1 ortac arias no necesitan ser tan fuertes como en la etapa primaria. Las ·1uradoras "t cunda rias también operan con alimentación seca y su roJJósito es reducir la Inena 11asta un tamaño apropiado para la molida. En lc)s casos c1t1e la reducción de ta111ai1o se deba llevar a cabo r trituración, debe pasar por tina tercera etapa antes que el material ase a los n1olinos. Las trituradoras terciarias son del mistn o diseño que las secu11da. s. excepto porq t1e tienen ttna descarga más reducida. Las trituradoras de cono se ocupan de la n1ayor parte de la tritura~ón secttndaria de las menas metalíferas, aunqt1e para algunas aplicioi1es s~ usa11 los molinos de barras o rodillos trituradores.
rituradora de cono
La trituradora de co110 es una gira to ria modificada. La diferencia ndatnental es que el árbol más corto de la quebra~ora de cono no como en la giratoria ' sino que esta soportado por sta· suspen d"do 1 . . :un balero universal curvado por abajo de la cabeza g1rator1a o cono (figura 6.13 ). Alimentación
t •
Placa de
Tazón
distribución '/ '/
I
I I
Cono
I I
I I I
I
.,
I
I
Descarga
'
eaCojinete del cono
Eje
Manguito excéntrico
a 6 .13 Sección transve
rsal funcional de una trituradora de cono.
Trituradoras
154
I
',
( b) {o)
Figura 6.14 Formas de cabeza y tazón de la trituradora giratoria a) Y de cono b).
Puesto que no se necesita una gran abertura, la armadura de trituración 0 '"tazón'' se extiende o ensancl1a hacia afuera, lo que permite el aun1ento de volumen de la mena quebrada al ofrecer una área transversal creciente hacia el extremo de descarga. Por lo tanto, la trituradora de cono es una excelente trituradora controlada . El ensanchamiento del tazón permite u11 ángulo de la cabeza más grande que en la trituradora giratoria, ya que conserva el mismo ángulo entre los miembros de trituración (figura 6.14 ). Esto proporciona a la trituradora de cono una alta capacidad, puesto qu e la d e las giratorias es aproximadamente proporcional al diámetro de la cabeza . A diferencia de la trituradora giratoria, la cual se identifica por las dimensiones de la abertura de alimentación y el diámetro del manto, una de cono se designa por el diámetro del revestimiento del cono. Las trituradoras de cono varían en tamaño desde 559 mm hasta 3.1 m y tienen capacidades hasta de 1, 100 t h- 1 con abertura de descarga de 19 mm, aunque dos trituradoras de cono Symons de 3.1 1 m. cada una con capacidad de 3 ,000 t h- , se instalaron en una planta 9 de mineral de hierro en Africa del Sur. La carrera de las trituradoras de cono puecle ser hasta cinco veces la de las prjmarias , las cuales deben resistir esfuerzos de trabajo más pesados. También se operan a velocidades mucl10 más altas. El mate· rial que pasa a través de la quebradora está sujeto a una serie de golpes como de martillo 111ás bien que comprimirse gradttalmente por el movimiento lento ele la cabeza de la trituradora giratoria. La acción de alta velocidad permite a las partículas fluir libremente a través de la trituradora y el amplio viaje de la cabeza crea una gran abertura entre ella Y el tazón cuando está en la posición completa'" mente abierta. Esto permite a los finos triturados ser descargados rápidamente, haciendo lugar para la alimentación adicional.
frituradoras secu11darias
155
•
Figura 6.15 Trituradora estándar de cono
t .t
La descarga rapt · ·d a Y 1as características de no ahogamiento de 1
n uradora de con o permiten . . , de reducción en la propor-a ció una re1ac1on n de 3 - 7: 1, que en algunos casos puede ser más alta.
y·nturadora de cono Symons Este es el tipo de trituradora de cono que más se encuentra en e0J>eración. 10 Se fabrica en dos formas: la estándar para trituración setcllndaria normal y la de cabeza corta para trituración fina o servicio rciario (figuras 6.15 y 6.16). Difieren principalmente en la forma.de cámaras de trituración. La de cono estándar tiene revestimientos onados" que pertniten una alimentación más gruesa que en la eza corta (figura 6.17). Entregan un producto que varía de 6.0 cm. La trituradora de cabeza corta tiene un ángulo de cabeza Yor pendiente que la estándar, lo cual ayuda a evitar el ahogadel material mucho más fino que se maneja. También tiene de alimentación más estrecha Y de una sección paralela e en la descarga y entrega un producto de 0.3 a 2.0 cm.
Trituradora,
156
-
...
.
, .
~-
1
-
-
.
-
.
-
-
-
-
-
Figura 6.16 Trituradora de cabeza corta de cono.
La sección paralela entre los revestimientos en la descarga es una característica de todas las trituradoras de cono y se incorpora para mantener un estrecho control sobre el tamaño del producto. El material que pasa a través de la zona paralela recibe más de un impacto de los miembros de la trituradora. El ajuste en la trituradora de cono es, por lo tanto, la abertura mínima de descarga.
Normal
Carga corta
Figura 6.17 Revestimientos de la trituradora de cono estándar y de cabeza corta·
frittirado~as secu11darias
157
La placa de distribución sobre la arte . . centralizar_ la alimentación, distribuyé~dol superior del_ cono a~uda a 8
toda Ja can1ara de trituración.
ªªuna velocidad uniforme
Una característica importante d 1 . antiene hacia abajo ya sea P e ª trituradora es que la taza se que a taza ceda s1 entran a la . ., cámara de tri turac1on restos de material t, . ,, . ndo ,, Y así le peri ni te ,, '' . me a 1icos, material vagabu . ,, "" . pasar · S1 los resortes están continuamente ''trabaJando , el maler1al grueso escapa de la t r1·turad ora como sucede con las menas que contien en partículas muy resistentes. Esta
es una de las razones para usar la trituración en circuito cerrado en las etapas finales. Es _necesario seleccionar una criba para el circuito que tenga aberturas ligeramente más grandes que el ajuste de la trituradora. Esto se ~ace para reducir la tendencia de las partículas muy duras, que son ligeramente gruesas, de ''brincar'' la trituradora, cau-
sando una acumulación de tales partículas en el circuito cerrado y un incre111ento de la presión en la garganta de trituración. El ajuste de la trituradora se puede cambiar o afinar fácilmente por desgaste del revestimiento haciendo girar la taza hacia arriba o hacia abajo por medio de un dispositivo de cabrestante y cadena o por medio del ajuste hidráulico. Frecuentemente el ajuste se revisa en la práctica dejando caer pequeñas piezas de plomo dentro de la cámara de trituración y midiendo su diámetro después de salir. Trituradora de disco giratorio. Esta es una fo1·1na especial de trituradora de cono, que se usa para producir material muy fino y cada vez se usan más en la industria de las pedreras para la producción de 11 ndes cantidades de arena a un costo económíco. La principal modificación a la trituradora de cono convencional que la máquina tiene revestimientos muy cortos Y ángulo muy en el revestimiento inferior (figura 6.18 ). !Ja trituración se lo~cción de tamaño entre partícu_las por el impacto Y rozamasa de varias capas de part 1culas (figura 6 .1 9 ). del revestimiento inferior es menor que el ángulo de ... 8 , así ~ cuando el revestimiento est~ en r~~oso
1no del moví •
fado a través de la zona de tnturac1on es de la cabeza. C.ada vez que el revestimi:nto .i.: .. d 1 e•· . nto superior el maierial entra a la camatU"JCI e rev ~"1. • ., . . ~. . . . nto desde arriba de la carga de compensacion: . la reducci·ón el revestimiento inferior levanta comienza ' . 1 Y lo mueve hacia en. DebWio a la P adifnte de reves-
Figura 6.18 Trituradora de disco giratorio (Gyradisc). Cámara de compensación
t
Cámara de atrición 1 a. etapa
"""'-Cabeza 2a. etapa
Forro superior--:1 Forro inferior
'
3a. etapa
Siguientes etapas
Figura 6.19 Acción de una trituradora de disco giratorio. 158
'ttirüdoras S('CLJ11darias
159
miet1to, e1 . tn abte1·ia l es llevado 11asta una p
. ., os1c1on avanzada )' queda
ntre los n11e111 ros de trituracio . . ., n. La s111cro111zac1on y duració d el goJ¡)e it1icial el revestimiei1 tn .e flo~ golpes son tales que después 0 in er1or se . · , , . ater1al ¡Jrev1a 111en te tri tttrado separa mas rap1do y el . . . cae po1· graved d E stim1ento 111fer101· retroceder y 1 sto permite al ree triturada ~1 n1edida que está cayvo vder ~olpear la masa previamenen o dispersánd 0 1 , d ue se obte11ga una nueva al¡neación de 1 , a as1 e manera iente im¡Jacto. Cada vez qu . as part1culas antes del sie se retira la cabeza 1 , n part íct1las de la cámara de c . , ' e vac10 se llena . , ompensac1on. En 11111gL111 1non1ento ocurre la trit urac1on . , en capa simple . n las tr1tt1radoras convencionales · La t n.turacion . , es por partícula ' como , bre part 1ct11a, de . manera que el aJ·uste de 1a t r1.t ura dora no está dictamen te relac1011ado con el tamaño del p ro d uc t o, como en la e cono. Su principal uso . está . en las pedreras, para producir arena y grava. an do se usa en c1rcu1to abierto producirán un producto de partículas e~ores de l cm, de buena forma cúbica, con una cantidad satisfac. na .de arena, lo cual evita el uso del mezclado y el sobremanejo. En cu1to cerrado se usan para producir grandes cantidades de arena circuito abierto es posible usarlas sobre n1enas metalíferas limpia~ · barro primario para producir una excelente alimentación del mo• o de bolas. El material de 1nenos de 19 mm se tritura hasta casi mm. 1 Trituradoras de Rodillos. Las trituradoras de rodillos o rodillos ·-- dores aún se usan en muchas plantas de beneficio, aunque se reemplazado en mucl1as instalaciones por trituradoras de cono. también tienen una aplicación útil en el n1anejo de alimentaquebradizas, pegajosas, congeladas y menos abrasivas, tales roca caliza, carbón, greda, yeso, t'osfato y menas de hierro . Las trituradoras de quijada y las giratorias tienen una te11a obstruirse cerca de la descarga cuando se alimenta roca
ª
ª·
con una gran proporción de piezas de tamaño máximo. odo de operación de las trituradoras de rodillos es extrete simple los rodillos de resorte estándar (figura 6.20) de dos rodillos horizontales que giran uno hacia el otro .. El etennina por unas cuftas que mantienen separado ~I rod1ll.o resortes del rodillo sólidamente montado. A_ ?1ferenc1a doras de quijada Y giratoria, donde la reduc~1on ~rogre16n repetida a medida que el material pasa hacia abaJO has-
Trituradoras 160
\\\\\\\\ 1'
1
111
1
·
........ \\\\\\\ ,_..
.
.'
Figura 6.20 Rodillos de tr1turac1on.
ta el punto de descarga, el proceso de trituración en los rodillos es de , , u11a sola presion. Las trituradoras de rodillos también se fabrican con un solo cilin· dro rotatorio, el cual gira hacia una placa fija. Otras trituradoras de roclillos usan tres, cuatro o seis cilindros. En algunas los diámetros y \1elocidades de los rodillos pueden ser difere11tes . Los rodillos se ac· ciona11 con engranes, pero esto limita la distancia de aj11ste entre uno Y otro: Jos rodillos modernos son impulsados por bandas V de moto· res separados. Las máqui11as de rodillos n1últiples usan rodillos en pares o en juegos de tres (figura 6.21 ). Sin embargo, en las plantas modernas la~ , . , . maqu111as con nias de dos rodillos son raras. Su gran desventaja es que para lograr relaciones razonables de reducción, se necesitan rodillos 111uy grandes en relación con el tamaño de las partículas de la alimen· Alimentación
Alimentación
\
1 1
1 1 l
Figura 6.21 Trituradora de rodillos
,1. 1 111 u t1 p es.
radoras sec11ndarias
161
+e •
sen fJ/2
•
e 812
•
8
1 !
µe
cos e12
Figura 6.22 Fuerzas sobre una partícula en los rodillos de trituración.
ión. Por lo tanto, los más altos costos de inversión de todas las ºturadoras corresponden a las de múltiples rodillos. Considere una partícula esférica, de radio r, que es triturada por par de rodillos, de radio R, la abertura entre los rodillos es de (figura 6. 22 ). Si µ es el coeficiente de fricción entre los rodillos y partícu.la, () es el ángulo formado por las tangentes a las superficies rodillo en sus puntos de contacto con la partícula (ángulo de rdida) y Ces la fuerza de compresión ejercida por los rodillos, que a desde los centros de los rodillos a través del centro de la par~ , entonces para apenas comprimir una partícula con los rodillos, ndo verticalmente,
1.... '
e sen
0/2 = µC cos 0/2.
tanto
(6.1)
µ=tan 0/2.
(6.2) ficiente de fricción entre el acero y la mayoría de las pare mena queda entre 0.2-0.3, de manera que el valor del mordida (J nunca debe exceder alrededor de 30º·, o la .)1 1· , Además se debe observar que el valor del ues izara· ·r1 d d ue la e fricción disminuye con la veloctµa ' .e manera .q -.:-los rodillos depende del ángulo de mordida Y del ~po de . d Mientras más grande sea el angulo
es~ tnturan oás. decir tanto m
gruesa la alimentación), tanto más . ·tir la velocidad periférica de los rodillos para pernud dida Para los ángulos más pequeftos e sea mori . 1 velocidad del rodillo se puede tación más fma), ª.d d Las velocidades periféricas -m s
para
os mis arandes de l 8
00
m de diámetro.
m
•
T1·i tu radoras 162
· · f · ... , tre una part ícuJa Y los rodiEl valor del coef1c1e11tc de r1cc1on en ., llos en movimiento se pt1ede calcular por la ecuac1on 1+ 1. 12 t' 1+ (1t)
(6.3) )l.
donde µ es el coeficiente cir1ético de fricción Y v es la velocidad pek
rit'érica de los rodillos (n1 s De la figura 6. 2 2
1
).
cos (} 2 =
R+l1 R+ r
(6.4)
.
La ecuación 6.4 se aplica para determi11ar el tamaño máximo de la roca compritnida en relación al diámetro del rodillo y a la relaci{Jn de reducción requerida (r /a). En la tabla 6.1 aparecen estos valores para el n1a terial triturado en los rodillos, do11de el ángulo de n1ord ida debe ser menor de 20°para que las partículas sean compresibles (en la mayoría los casos prácticos el ángulo de mordida no debe exceder los 25°). Se puede observar que a menos que se usen rodillos de gran diámetro:i el ángulo de mordida limita la relación de reducció11 de la trituradora Y como las relaciones de reducción más grandes que 4: 1 rara vez se usan, una línea que fluya requiere rodillos de trituración gruesos seguidos de rodillos finos. En ~eneral, los rodillos de superficie lisa se usan para la trituración fina, mientras que la trituración gruesa frect1entemente se realiza
oe
Tabla 6.1 Diámetro máximo de roca re . . relación al diámetro de los rodill P sionada en los rodillos de trituración en os.
Diámetro de rodillo (mm) 2 200 400 600
800 1000 1200 1400
6.2 12.4
) 8.6 24.8 30.9
37 .1 43 .3
Ta ma110 - maximo ' ~e roca presionada (mm) Relac16n de reducción
3
4
4.6 9.2
4. 1
13.8 18 .4 23.0
27 .6 .... ., j_,2
8.2
12 .2 16.3 20.4 24.5 28.6
5
3.8 7.6 1 1.5 15.3 19.1 22.9
26.8
6
frititradoras secu11darias
163
Figura 6.23 Rodillos martillados.
n rodillos de superficie corrugada, o con dientes cortos arreglados ra presentar un patrón de superficie cuadriculada. Los rodillos ''marIU&Cldos'' o ' ' forjados'' tienen una serie de dientes intercalados sobre superficie de los rodillos (figura 6.23 ). Estos dientes cavan la roca manera que la acción es una combinación de compresión y corte, nde se pueden manejar grandes piezas en relación al diámetro del !N.&.lo. Su principal aplicación está en la trituración gruesa de las _...,..;. s de hierro suaves o pegajosas, roca caliza quebradiza, carbón, triturar material de un tamaño superior a 400 mm, se usan
de 1 m de diámetro. desgaste sobre la superficie de los rodillos es muy alto y f re~nte éstos tienen una capa de acero al manganeso, que se
euando se gasta. La alimentación se debe distribuir uniformeIJ'C el ancho total de los rodillos para dar un desgaste Un método simple es usar una banda de alimentación plana
ello que los rodillos. o e conoce el aumento de volumen de. la men~ q~ebrada ~ ~ trituración las trituradoras de rodillos se ali~entan si se desea evitar la obstrucción. Aunque .el ro~tllo flobe ceder ante un cuerpo no triturable, la tnturac16n obs''t b · n'' continuamente tanta presión que Jos resortes ra ªJª
Trituradoras 164
, _ grueso puede escapar. Por lo . . , y alau11 tamano Ad , durante la tr1turac1on º . . ado con cribas. emas la . n en c1rcu1 to cerr ta 11to los rodillos se usa . , de tamaño entre las par' . una reducc1on . trituració11 obstruida causa . , de material más fino que el t ículas, lo cual co11duce a la producc1on de la descarga de la triturado_ra. l la en términos de la cinta de La capacidad de los rodillos s~ ca cue los rodillos. De este modo material que pasará por el espacio entr la capacidad teórica es igual a 188.SNDW.~d kg h -
1
t6.5¡
.d d d los rodillos (rev min-1 ), D es el diámetro 1 do11de N es la ve oci ª e , del rodillo (n1 ), W es el ancho del rodillo (m )'\ s es la ~rave~ad espec1· fica del material de alime11tación (kg m -3) y des la d1st anc1a entre los
rodillos (m ). , l En la práctica, teniendo en cuenta los h~ecos en~:e las part1cu ~s, las pérdidas de velocidad al comprimir la al1mentac1~n_, etc., norn1almen te la capacidad resulta alrededor del 253 de la teonca. Trituradoras de impacto •
En esta clase de trituradoras la reducción de tamaño es por tm· pacto 1nás bien que por compresión, por golpes repentinos aplicados a alta velocidad a la roca que cae libremente. Las partes en movimien· to son batidores que transfieren algo de su energía cinética a las partículas de mena que están en co11 tacto con ellos. Los esfuerzos internos creados en las partículas fre, . uentemente ~on bastante grandes para despedazarlas. Esas fuerzas aur1entan al causarse el impacto de las partículas sobre un yunque o placa quebradora. Existe una import ante diferencia en tre las condiciones de los ma· teriales triturados por presión y por impacto. Los esfuerzos internos en los materiales quebrados por presión , causan agrietamiento posterior. El impacto causa la fractura inmediata sin esfuerzo residual· Esta condición libre de esfuerzo es particularmente valiosa en la piedra que se usa para hacer ladrillos, construcción de edificios Y constru~ción de caminos ya que los agentes de unión se agregan a11 superficie, como el asfalto. Por lo tanto, las trituradoras de impadO tienen un uso más amplio en la industria pedrera que en la ind minera de metales. Trituran sin problen1a las menas que tienden a plásticas Y se apelmazan cuando las fuerzas de trituración se les a
.,.,,adoras secundarias {fl µ
165
Figura 6.24 Molino de martillos.
~ntamente, como e11 el caso de las trituradoras de quijada
y girato-
: · ~os t~~os de me~a t~enden .ª ser quebradizos cuando Ja fuerza tnturac1on se apJ1ca 1nstantaneamente por las trituradoras de P8cto. 1 La figura 6.24 muestra una sección transversal a través de un mode martillo~· típico. Los martillos están hechos de acero al many recientemente, de hierro colado nodular, conteniendo o de cromo, eJ cual es extremadamente resistente a la abrasión. tt.cas quebradoras están hechas del mismo material. martillos se apoyan de manera que se muevan fu era del recode! material grueso, o metal vagabundo (restos de metal), que a la cámara de trituración. Los martillos giratorios ejercen Aierza que si estuvieran rígidamente unidos; por esta razón se en las trituradoras de impacto más pequeñas o para tritude material blando. La salida del molino está perforada para
T1·itttradoras 166
(/
e
I
/ /
Figura 6.25 Molino de impactos.
que el material que no esté quebrado al tamañ? ~ecesario sea retenido y barrido por el rotor para recibir impactos ad1c1onales. , Este tipo de máquina está diseñado para dar a las part 1culas velocidades del orden de la de los martillos, la fractura se debe a la fuerza del impacto contra los martillos o al impacto subsecuente con la coraza o parrilla. Como a las partículas se les dan velocidades muy altas, gran parte de la reducción de tamaño sucede por rozamiento, es decir que el quebrado es de partícula sobre partícula y esto no permite un ., gran control sobre el tamaño del producto y dará una proporc1on n1ucho más alta de finos que con las trituradoras de compresión. Los martillos llegan a pesar más de 1 00 kg y trabajan con una ali· me11tación hasta de 20 cm. La velocidad del rotor varía entre 500 Y 3 000 rev min - 1 • Debido a la alta velo~idad de desgaste en estas máquinas (el des· gaste se compensa moviendo los martillos sobre los pasadores ochavetas), están limitadas para usarse en materiales relativamente no abrasivos. Tienen amplio uso en las pedreras de roca caliza y en l trituración de carbón. Una gran ventaja en la pedreras es que se tiene un producto de forn1a cúbica aceptable. Para la trituración de material mucho más grueso frecuenten te _se ~sa el molino ~e impacto de martillos fijos (figur~ 6.25). En maquinas el material cae tangencialmente a un rotor, que COI
fritiira(Joras sel·u11darias
167 1
?S0-500 rev min- , recibiendo un im 1 ;irando hacia las placas de impacto L pu so ~on efecto , que lo envía
estringe deliberadamente a una frac.. ~ vedlocidad que se le imparte se r cion e la veloc·d 1 dd I e''itar esfuerzos enor·rnes y probable fall d a e rotor para 1 Las piezas fracturadas e os baleros del rotor. que pueden pasar e t 1 . rotor y la placa quebradora entran a u n re ,e espacio del · na segunda ca mara formada por, otra, p. 1aca trituradora,, ,d on de el, espac 1·0 i·b , I re es mas pequeno y despues. }1ac1a u. na_ t ercera camara m as pequen- a. Est e es e1 recorrido . de molze1zda,, d1 · . senado para reducir los fragmentos d e minera 1 y dar partículas cubicas muy b u enas. El n1ol1no de impacto rotatorio proporciona un control del tamaño del producto mu_cl10 mejor que los molinos de martillos, puesto que ha y n1enos ro zamiento. La fo rma del producto se controla más fácilm ente Y se al1orra energ ía al separar las partículas una vez que éstas alcanzan el tamaño deseado. Las barras de golpeo son reversibles para igualar el desgaste y fácilmente se pueden quitar y cambiar. Las grandes trituradoras de impact o reducen el tamaño de la mena que sale de la mina de 1. 5 m a 20 cm, con una capacidad de cerca de 1.500 t h-1 , at1nque se fabriqu en trituradoras co n capacidad de 3,000 t h-1 • Para tri turar, dependen de muy altas velocidades y el desgaste es mayor que para las d e quijada o giratorias. Por esta razón, las trituradoras de impacto no se deben usar sobre menas que contengan más del 153 de s ílice. 1 Sin embargo, para la trituración primaria son una buena elección cuando se necesitan altas relaciones de reducción , la relación puede ser tan alta como 40 : l , con un alto porcentaje de fin os Y la mena sea relativamente no abrasiva.
ª
Quebrador rotatorio de carbón Cuando se tratan grandes tonelajes de carbón , frect1entemente se Usa el quebrador rotatorio de carbón (''quebrador Bradford ''), (figura 6.26 ). ,
En operación es muy similar a Ja criba cilíndrica trommel (cap1tul? l), que consiste de un cilindro de 1.8-3.6 m de diámetro Y_ una long1lud de ¡ 1/2 a 2 1/2 veces el diámetro, que gira a una_veloc1dad de 1218 rev min -1. La máquina está sólidamente construida, con pa~edes '8rforadas siendo el tamaño de estas perforaciones es el t~mano l~l ' , El bón que viene de la mina es a ise va a quebrar el carbon. car -1 máqu · , d La máquina utiliza la fractura 1nas mas gran es.
i
ere
.
•
Tritu radoras 168
.
·-
Figura 6.26 Quebrador rotatorio de carbón.
el carbón es mucho más friable que las rocas y pizarras asociadas Yla basura (desechos) tales como madera, acero, etc . de la mina. Las partículas pequeñas de carbón y pizarra (arcilla esquistosa) ca~n rápida· mente a través de los huecos, mientras que los elevadores longitudina· les retienen y levantan los trozos más grandes en el interior del cilindro hasta que alcanzan un punto donde se resbalan de los elevadores Y caen al fondo del cilindro, quebrándose por su propio impacto y caen a través de los huecos. Los elevadores están inclinados para dar al carbón un movimiento hacia adelante a través del quebrador. Las grandes piezas de pizarra y roca no se quiebran tan fácilmente y por • lo general se descargan por el extremo del quebrador, lo cual lirnJ>ll el carbón hasta un cierto gr ado y, como el carbón quebrado se saca rápidamente del quebrador, produce pocos finos. Aunque el quebd" dor rotatorio es una pieza costosa de equipo, los costos de ma miento son relativamente bajos y produce un control seguro mayor tamaño del producto.1 2
REFERENCIAS 1. Lewis, " : ~·· C~burn, J. L.
Bhappu, R. B., Comminution: a guidc to systcm disign, M1n. Engng 28, 29 (septiembre 1976). y
1
·• Cnaltinlt "1ld Grlluitng, Butterworths,
Londres, 1974.
, Blsevier, Londres, 1965. •!)pe 11 lllld S J11W Crushers, Fullc r Co.. P~nnsy lvan iu. , Put>licatton no. 2000, Brown Lcnox & Co. Ltd .. 1970. • • Y C>emaker, R. S., Primary Cr11shing Plant Design , 1 1 ti . (1978).
a,,,.,_,,
l'Wnllllt Owhm, Publication no. 409/468, Pl·gson Ltd., 1969 . • I• Htllldbook of Mineral Dressing, Wilcy, Nueva York, 1945. L DI onding to new dcmands, Engng Min. J. 219 (junio 1976). C.. Owlw1 ordberg manufacturing Co. Publil·ation, 197 O. t la the proc:luction of fine material, QuarrJ' Managers' J . Gu11i
C'oufw, oL 1,
South African CoaJ Processing Soc.,
Johannc~·burg,
,
CAPITULO 7 •
oinos
JNTRODUCCION La 111olie11da es la última etapa c11 el proceso de conn1 inución de las partícLtlas 111inerales; en esta etapa se reduce el tamaño de las partículas por una co1n binación de mecanismos de quebrado de inipacto y abrasió11, ya sea en seco o en suspensión en agua. Esto se realiza en recipientes cilíndricos rotatorios de acero que se conocen como mo/i11os de 1·odat11ie11 to de carga. los que con tienen una carga s11elta de cuerpos de trituración, el medio de n1olienda. libre para 111overse de11tro del 111olino y pulverizar así las partíct1las de n1ena. El medio de molienda puede ser: bolas o barras de acero, roca dura y en algunos casos, la misma 1nena (molienda at1tógcna). E11 el proceso de molic11da, las partículas entre 5 y 250 inn1 se reduce11 de tama110 entre l O y
300 µm. Todas las n1 enas tienen una n1alla econón1ica máxima de 1nolie11da óptima (capítulo I ), la cual dependerá de 111ucl1os factores. inclt1Yendo Ja ex tensión en que los valores estén dispersos e11 la ganga ,Y
el proceso de separación subsiguiente que se vaya a usar. El proposito de la sección de molienda es ejercer estrecho control s?brc este año de producto y por esta razón, f recuenten1ent.e se dice qu~ 1~1
li~nda correcta es la ~lave para un buen procesam1cnto del nuncde la mena da por resttltado . d p · or supuesto que una mol1en a gruesa . roducto demasiado grueso, con un grado de liberación den.1a~~a . , . . en la etapa de conccn trac1on JQ para una separación economica . 171
A1olinos de 1110/ienda 172
. , ele enriqueci1nien to inedia., re 1·1c1011 se alca11Zétt1 u11a rectt~)eracion Y. 'd =- el t'lrnaño de partícula del · 1 · 111 'ccsar1a re uce ' 11 as. La sobre111ol1c11( a 1r e . l'b, ·ido (generalmente la gan, t · 11 .. , al 111 ente t ( r' , d'"l constituyente n1enor co11stitL1ye11te 111,tyor stts e , . 1 11 . 1- 0 de part 1cu 1a v gét) y 1 )tJetll~ redt1c1r e tar a : • l . del ta año necesario pa111 0 · · · l v·1f1(JSO) por aLJaJ 1111 l (gctlt'ral111c11te e 11 cra ' ~ra se desperdicia 1nt1c}1a . . . r·... te l)c esta r11ar1c r,1 l~t se1)(tf
ª
L
•
de n1irll~ralcs. Se ha est1n1d~? qu~ Nortcan1érica se usa en Ja reduc. que se consun1c, en los 1110 i~os ~ E u:1 estudio sobre Ja energía ci6r1 de ta111<1iío ciclas part1culas.
~n
"
•
. en varias . caneen ~ tradoras de cobre en-1Canada, se2 mostro C(Jnsun11da , ) t) ·a proniedi<) en kW h t fue de 2. para la d que el consumo e po cnc1 . ,., 6 , , la ílotación.2 Como t1·itt1ración. 11.6 ()ara la n1 olienda Y L. para ; f·t 111olie11da tic11e el costo de operación simple mas gra~df~.' Ja mena 1; 0 Sl' dcl)e 1110 Jer inás fi 11 a que lo (]Ll e se jL1stific¡t1e econom1camcnte. La 111 oJicnda 111 ás fi11a no se realiza más allá del punto donde la. ~e cor11¡Jet1s,t 11 cta de la fundición por el incremento en la ~ecuperac1on JJegél a sc.:r 111enor que el costo de operación agregado. Usando ~a ec~ttac iór1 ele Bor1d ( 5. 2) se pt1ede demostrar que el 93 de la energ1a extra se co11st11ne en lét molienda de un tan1año de criba más fino en un<• serie de cribasfi. Au11qtte Jos 111olinos de roda1niento de carga se l1an desarrollado para tJ n 111ayor grado de eficie11cia e integridad mecánica, gastan demasiado en términos ele energía consumida, puesto que la mena se qLtiebra principalmente como resu ltado de impactos repetidos al azar, Jos cuales quiebran tanto las partículas liberadas corno las no liberadas. En lé:l actt1aliclad no hay forma de que esos in1pactos se puedan dirigir a Jéts in te rí·ases entre Jos granos de mineral, los cuales pueden prodt1cir 1<1 liberación ÓJJtima, aunc1uc se han propuesto varias ideas, tales corno el tratarniento térmico previo de la mena antes de lamoJícnd<1.4
A unquc el grado correcto de liberación es el principal propósito de Ja 1110Jienda en el procesamjento de minerales, este tratamiento tam bié11 se LI SéJ i)ara aumentar el área SLtperficial de los minerales valiosos aunque estos ya puedan estar esencialmente liberados de la ganga. Esto es 1nuy importante en los procesos donde la molienda es seguida por rnétodos de tratamiento hidrometalúrgico. De este modo en el tratan1iento de las nienas de oro, la lixiviación con soluciones de cianuro se practica después de la n101ienda y en algunos casos, duran-
d11ccio11
173
e te proc o. La lixiviación es mucho más eficiente sobre las parta con grai1des áreas superficiales en relación a su masa y en tales • t111a ~obre111olienda 110 resulta desventajosa ya que el incremenn el ~or1su1110 de e11ergía puede ser compensado por la recuperan crecie11te del oro. Sin e1n bargo, este no es el caso en la lixiviación la n1 11as de los 1netales base, donde se requiere una molienda tivai11ente grt1csa para exponer principalmente los minerales vaos a 1~1 acció11 del lixivian te y no se justifica cualquier incremento · io11al e11 la ex tracción del metal por una molienda más fina. La 111olicnda dentro de un moli110 de rodamiento de carga está ue11ciada ¡Jor el ta111at1.o~ cantidad, tipo de movin1iento y espacios re la piezas individuales del n1edio en el interior del molino. En sici611 a la trituració11, la que tiene lugar entre superficies relativante rígidas la 111olienda es u11 proceso más aleatorio y está sujeta s leyes de la probabilidad. El grado de molienda de una partícude n1ena depe11dc de la probabilidad de que ésta entre a una zona re las for111as del n1edio de molienda y a la probabilidad de que a lugar st1 con1presión después de esa entrada. La molienda se por varios mecanis111os, i11cluyendo impacto o compresión, ido a fuerzas aplicadas casi nom1almente a la superficie de la parla: e] cincelado debido a fuerzas oblict1as y la abrasión debida a fuerzas paralelas a las supe.rficies (figura 7 .1 ). Estos mecanismos orsionan las partículas y cambian su forma más allá de ciertos líes determinados por su grado de elasticidad, lo cual ocasiona que iebren.
(a)
( b)
(e )
7.1 Mecanismos de quebrado a) impacto o co1npresió11, b) cincelado
y e)
ftloltenda generalmente se realiza en húmedo, au~que cn,ci~rtas ása ta molienda en seco. Cuando el mol1110 esta g1rande1 medio, mena y agua, conocida con10 carga de mo/iamente mezclada, dependiendo la pulverización n1edia •
Molinos de molienda
174
. d 1 métodos anteriores de la velode las partículas por cualquiera e os rte de la energía cinética cidad de rotación del molino. ~a ~a~or :~ispersa como calor, ruido del rodan1iento de la carga hacia aJO s na pequeña fracción en el Y otras pérdidas, solamente se consume u
ª
quebrado real de las partículas. . n el procesamiento de mi. b s de laboratorio, e 1 Aparte de as prue t. el material se alimenta a un proceso con inuo, . d l nerales la mo ten a es t de alinacenamiento hacia 1 una velocidad contr?Jada d~d~~~~a ~::~! otro después de un tiemun extremo del moltno Y se ~s . d El control del tamaño de! po de residencia o permanencia aprop1~ o. 1 .d d d roducto se realiza por el tipo de medio que s~, usa, ve oc1 a e .roiación del molino, naturaleza de la alimen tac1on de la mena Y tipo de circuito que se utiliza.
ª
MOVIMIENTO, DE LA CARGA EN UN MOLINO DE RO~DAMIENTO, DE CARGA La. característica distintiva de un molino de roda1niento de carga es el t1so de cuerpos de trituración sueltos, que son grandes, duros Y pesados en relación a las partículas de mena, pero pequeños en rela• n al volumen del molino y que ocupan ligerame11te menos de la tad del volumen del molino. Debido a la rotación y fricción de la coraza del molino, el medio molienda es elevado a lo largo del lado ascendente del molino, hasque se alcanza una posición de equilibrio dinámico, cuando los cuerpos caen hacia abajo en cascada y catarata por la superficie libre de Jos otros cuerpos, alrededor de t1na zona 111uerta donde ocurre poco 1novi111icnto hasta el pie de la carga del moli110 (figura 7.2). La vclocidéicl a la cual se corre un n1olino es importante pttesto que ésta gobicr11a la naturaleza del producto y la cantidad de desgaste sobre los revestimientos de la coraza. Por ejemplo, un conocimiento práctico de las trayectorias seguidas por las bolas de acero en un molino detc1·rni11a la velocidad a la cual se debe correr para que las bolas deseenden tes caigan sobre el pie de la carga y no sobre el revestim ien to, lo cual lleva a un rápido desgaste del n1isr110. La fuerza i111 puls<)ra del 111olino se trans111i te por el revestimiento a la carga. A velocidades rclativa1nente bajas, o con revestimientos lisos, las formas del nledio tienden a rodar hacia abajo hasta el pie del molino y la J)Ulvcrización que ex¡)eri111c11ta11 ocurre por abrasión. is-
,.,,,;cr1ro de la
oi 1
carga e11 ttn molino de rod
.
anizen to de carga
17S
Medio de movimiento en cascada
Zona vacía .- Zona muerta
Rotación Zona de abrasión /
Zona de impacto
M edio de mov1m1ento en catarata
Punto de convergenia
Figura 7.2 Movi mie n to de la carga en un mo lino de ro dam iento de carga.
e efecto de cascada conduce a una molienda más fin a. con produción crec ient e de lamas Y mayor desgaste de revestimiento. A mayores elocidades, las fom1as del medio son proyectadas claramente de la rga para describir una serie de parábolas antes de descansar alredeor del pie de la carga. Es te efecto de catarata produce una conm inuión por impacto y un producto fin al más grueso con menor desgaste el revesti1nie11to. A la velocidad crz'tica del moli no , la tray ectoria eórica del n1 edio de molienda es tal que caería contra la armadura. n práctica se presenta la centrifu,gació11 y el med io es llevado alredeor de t111a posición n1ás bien fija sobre la coraza. En el viaje alrededor del interior del molino el medio y los t ras grandes de 1nena siguen un recorrido q11e co11sta de dos partes. La ción ascendente próxima al revestin1iento de la coraza es circu lar ientras que la sección de caída hacia el pie de la carga del molino es abó1ica (figura 7 .3a). Consid ere una bola o barra, que es elevada l1asta la coraza de un lino de radio R metros, girando a N rev min -t . La barra abando11a ruta circul ar por una ruta parabólica en el punto P (figura 7 .3b ~· ndo eJ peso de la barra casi está balanceado por la f11 erza ce nt r1 ' o sea cuando 2
mV
- - =mg cosa, R em == masa de la barra o bola en kg. -1 V velocidad lineal de la barra en n1 seg · -2 1 == aceleración debida a la gravedad etl m seg ·
=
Moli11os de
molienda
176 rnv~
R
•
•
1
1
'
rng
Trayectoria circular Trayectoria parabólica (b)
· d . d. d molienda en un molino de ro amiento e Figura 7 .3 a) Trayectoria del me io e . carga. b) Fuerzas que actúan sobre el medio. d
(o)
Como
2rcRN V= 60 ' 2
2
4rc N R cos (X= 602g 2
=0.0011N R.
Ct1ando se to111a en cuenta el diámetro de la barra o bola, el radio del recorrido más exterior es (D - d)/2, donde D es el diámetro del moli110 y d el diámetro de la barra o bola en metros. De este modo cos a= 0.0011 N
2
(D-d)
2
-.
(7.1)
La velocidad crítica del molino oct1rre cuando ~ = O, o sea cuando el medio abandona s1t ruta circular en el punto vertical más alto. E11 este pt1n to, cos a = 1, Por lo ta 11 to
- - 42.3 . -l N'- - J( D -cJ) rev m111 ,
(7.2)
donde Ne. es la velocidad crítica del molino. La ecuación (7 .2) asume que no hay deslizamiento entre el medio y el revestimiento de la coraza y ¡)ara tener en cuenta 11 n margen de error, es práctica común incre1nentar en ttn 203, 5 el valor de la vel<>" cidad crítica calculada. Sin embargo, es una interrogante, si con IOI revestimientos modernos, n1antenidos en condición razonable, este aumento en el valor es necesario o deseable.
i;nos de rodan1iento de carga
177
En la práctica los molinos se operan a velocidades de 50 a 90o/c de velocidad. cr~tica, la selección está influenciada por las consid:ra·ones eco11on11 cas. El aumento en velocidad aumenta la capacidad, ro existe poco aumento en la eficiencia (es decir, kW h t- 1 ) alrededor 40 a 50% de la velocidad crítica. Cuando no se puede obtener una pacidad total de~ n1olino, algunas veces se usan velocidades muy ba. Las altas \'eloc1dades se usan para la molienda gruesa de alta capacid. La 111olienda en cataratas a altas velocidades convierte la energía tencial del medio a energía cinética de impacto en el pie de la carga no prodt1ce ta11to material fino como la molienda abrasiva produci-
por la n1olienda en cascada a velocidades más bajas. Sin embargo, necesario que e l medio de inolienda en catarata caiga lo bastante entro de la carga del moli110 para no golpear directamente el restimiento, incrcn1e11tando así e11 exceso el consumo de acero. La ayor parte de la molienda dentro del molino tiene lugar al pie de carga, donde 110 sola1nente l1ay impacto directo del medio en catata sobre la ca1·ga, sino que también la mena alojada entre las ferinas l medio de 1no1ienda en cascada recibe el choque transmitido. En el pie ex trc1110 de la carga, el revestimiento descendente corre ntinua1nente revolviendo la masa y se mueve algo de éste hacia el terior de la carga principal del molino. El m edio de molienda y las tículas de mena en contacto con el revestimiento se mantienen con ás firm eza que el resto de la carga debido al peso extra que gira cia abajo sobre ellas. Mientras más grande sea la partícula de mena, ra o bola, tanto menos probable es que ésta penetre al interior de carga de corte y más probable que sea llevada por el revestimiento ·a un punto de la ruta de quebrado. De este 1nodo el efecto de cata se aplica en términos de la forma de mayor diámetro.
LINOS DE RODAMIENTO DE CARGA
Los molinos de rodamiento de carga son de tres tipos básicos: de , de bolas y autógenos. Estructuralmente, cada tipo de molino · te de una coraza horizontal cilíndrica, provista con revestin1ie11able contra el desgaste y una carga de medio de moliencla. El se sostiene sobre muñones huecos unidos a los lados de los para así girar sobre su eje (figura 7 .4). . 4Mmetro del molino determina la presión que puede ejercer sobre las partículas de mena y en general, mientras mayor
Moli11os de molienda
178
Figura 7 .4 Molino de rodamiento de carga.
sea el tamru1o de la alimentación, tanto más grande tiene que ser el . . diámetro del molino. La longitud del molino, et1 conJunc1on con el diámetro, determina el volumen y por lo tanto la capacidad del mismo. El 111aterial de alimentación generaln1ente se alimenta al molino en forma continua a través de un muñón ex tremo y el producto molido sale por el otro muñón, aunque en ciertas aplicaciones, el producto sale del molino a través de varias puertas espaciadas alrededor de la periferia de la armadura. Todos los tipos de molino se puede11 usar para molienda en seco o en húmedo, modificando el equipo de alimentación y de descarga. ~
•
Construcción de los molinos
Coraza. Las corazas de los molinos están diseñadas para soportar los i1npactos y la carga pesada y se construye 11 de placas rolada~ de acero dttlce, sold~das a tope. Se taladran agujeros para dar paso a los pernos para SUJetar los revesti111 ientos. Nom1 almente se inclu· yen una 0 dos puertas de inspección. Para t"'ijar los n1t1ñones cabezales a los extremos de. la placa d e l a coraza, ge11eralmentc se sueldan remachan lpesadas bridas de hierro colado fab · d d con 0 ' rica o. ap 1ana as, caras para :las acanaladas para recibir sobre el cabezal la tomillería correspondiente y perforadas para fiJ. arlo s co11 pernos al cabezal.
, r:o 5 de roda111ie1zto de carga
'
179
Figura 7 .S Muñón y extremo de molino tubular.
Extren1os de los 1nolinos. Los extremos del molino o muñones bezales. pueden ser de hierro gris o nodular para diámetros menos de 1 n1. Los cabezales más grandes se construyen de hierro colaº· el cual es relativamente ligero y se puede soldar. Los cabezales . nen nervaduras para reforzamiento y también pueden ser planos, ramente cónicos o cóncavos. Se maquinan y taladran para ajuslos a las bridas de la coraza (figura 7 .5). Mz,ñones y chumaceras. Los muñones están hechos de hierro o ro moldeado y se atornillan y remachan a las placas de los ex treos del molino, aunque en los molinos pequeños pueden estar inteos a las placas de los extremos. Deben estar altamente pulidos a reducir la fricción de la chumacera. La mayor parte de las churas de los muñones son rígidas piezas fundidas de hierro de alto , con revestimiento interior a 120-180° de metal blanco en el de la chumacera, rodeada por una carcaza fabricada de acero , la cual se fija con pernos a los cimientos de concreto (figura chumaceras en los molinos más pequeños se pueden lubricar
, pero en Jos grandes molinos se prefiere la lubricación con por una bomba de aceite impulsada por motor. La efecla protección normal de lubricación se reduce cuando el para por cualquier duración de tiempo y muchos molinos tados con lubricantes de arranque hidráulico operados ma-
Molinos de niolienda 180
Figura 7.6 Chumacera de muñón de 180° lubricada con aceite.
nualmente, los cuales fuerzan el aceite e11tre el muñón y la cl1umacera del muñón, evitando el daño por fricción a la superficie de la chull}acera en el arranque por el restablecimiento de la película protectora de aceite (figura 7. 7). Algunos fabricantes están instalando grandes chumaceras de rodillos, las cuales pueden soportar fuerzas más altas que las simples chumaceras de, metal con1ún (figura 7 .8). Trans1nisión. Los molinos de rodamiento de carga se mueven por u un piñón engranado con una corona cilíndrica remachada a t1n extr~ modela máquina (figura 7 .9).
La flecha del piñó11 es in1pulsada desde el n1otor principal a través de bandas en V, en los molinos pequeños de inenos de 180 kW. Pata los molinos más gra11des la flecha del pi11ón está acoplada directa'" mente a la flecha de salida de un motor síncrono de baja velocidad• a la flecha de un engrane reductor helicoidal o doble helicoidal acc-.,.
JlolinO$ de 1·oda1niento de carga 181
•
Lubricador de ~ operación manual
Película de aceite
Figura 7 .7 Lubricador de arranque hi:tráulico.
nado por inotor. En algunos molinos se usan tiristores y motores de CD para permitir un control variable de velocidad. Re1;esti1nie1itos. Las caras de trabajo internas de los molinos consisten de revestin1ientos renovables, los cuales deben resistir los impactos; ser resistentes al desgaste y promover el movimien to más favorabl e de la carga. Los ex tremes de los molinos de barras tienen evestin1iento plano liso, ligeramente cónico para fomentar el autocentrado y Ja acción en línea recta de las barras. Estos ex trerros están llechos general111ente de aceros aJ n1anganeso o cromo-molibdeno, ue tienen alta resistencia al impacto. Los cabezales de los molinos e bolas normalmente tienen nervaduras o aletas para elevar la carcon la rotación del molino. Estas evitan el excesivo deslizamiento e la carga y aumentan la vida del revestimiento. Los cabezales pueen ser hierro blanco aleado con níquel (Ni-hard), otros materiales .1stentes al desgaste' y hule. El revestin1iento interior del mt1ñpn . diseña para cada aplicación y puede ser cónico, sertcillo, con esll'ales de avance 0 retroceso. Se fabrican de hierro c')lado duro o aleaciones de fundición frecuentemente tienen u11 revestimiende hule unido a la supe~ficie interior para aumentar la vida del ón • Los revestimientos de la coraza se hacen con gran variedad ~e f orde elevadores, siendo los más comunes el ondulado L?ra1~, esdo y el sobrepuesto (figura 7.10). Los revestimientos interiores Qbezales y coraza del molino están unidos por pernos de acero
hundidos en el revestimiento.
•
Molinos de niolienda
182
Figura 7 .8 Muñón desmontable con chumacera tipo rodillos.
Los revestimientos de los molinos de barras generalmente son de acero aleado o de 11ierro colado, del tipo ondulado, aunque se usan revestimientos escalonados Ni-hard co11 barras hasta de 4 cm de diá· metro. Los revestimientos Lorain se usan mucho para molienda grue· sa en los molinos de barras o de bolas y consisten en placas de acero rolado de alto carbono que se mantienen en su lugar por barras ele· vadoras de acero al manganeso o acero aleado duro. Los revestimien· tos de los molinos de bolas pueden ser hechos de hierro colado duro cuando se usan bolas hasta de 5 cm de diámetro, de otra manera se usa acero al manganeso moldeado, acero al cromo moldeado o hierro Ni-hard. Los revestimientos de los molinos son el costo más grande en la operación de los mismos y constan temen te se están haciendo esfuer· z?s para prolongar la vida de dichos revestiJnie11tos. En algunas operaciones, los elevadores y revestimientos interiores de hule sustituyen al acero y se ha encontrado que son n1ucho n1 ás duraderos su insit' lació~, es ~á~ ~áci! y n1ás rápida y su empleo da por resultado un& ducc1on s1gn1f1cat_1va en _el nivel del n1ido. Sin embargo, se ha notdP un consumo medio creciente, usando revestimientos de hule, en !Mii
/,foliii osde rodamiento d(> l'arya 183
Figura 7 .9 Ensamble corona y piñón de molino de bolas.
6
de los revestimientos de Ni-hard. El revestimiento de hule también puede tener desventajas en los procesos que requieren la adición de
reactivos de flotación directamente en el molino o cuando las temperaturas sobrepasan Jos 80ºC. 7 Alim~tadores de molino. EJ tipo de dispositivo de alimentación que se use en los molinos depende de si Ja molienda se l1ace en circuito abierto o cerrado y si se hace en seco o húmedo. El ta1naño y ;elocidad de alimentación también son importantes. Nonnalmente 0 ~ rnoJinos de molienda en seco son aJirnen ta dos por alguna clase de alunentador vibratorio. Para Jos molinos de molienda en húmedo se Usan tres tipos de alimentadores. La forma más simple es el alimentade tubo (figura 7.] ] ), el cual consiste de un conducto cilíndrico
Molinos de molie1lda
184
Revestimientos suaves Revestimientos suaves
Revestimientos de costilla Revestimientos ondulados
Revestimientos traslape de barco
Revestimientos Osborn
Revestimientos Lorain
Revestimientos en escalón
Figura 7.10 Revestimientos de coraza de molino .
1
•
•
p· 11Ura 7 .11 Alimentador tubular.
J!ofitios de rodamiento de carga •
18S
elíptico inclinado soportado indepei1a· t . o d· ien e mente del molino y qtie se prolo11gda directamente hac ia el int eri or del i11u11ón El r11at,.>r·1al
r grave a a t ravé t 1 · ' "' cae po . .. , s e e .condt1cto l)aré1 ali1ne11tar Jos 111olinos. c011 .frect1e11c1a se usan para alim entar in oli"no d b · . b. :-. . . s e arras que operan ,,n circuito a It;rto o en c1rcu1to cerrado co n cl·1s1·fic . , d l .d . " . ' ac1on e 11 roc1cI6n Los altn1e11tador es de ta111bor (figur·1 7 l '"' ) d ·. . ' . - se usan c11 1Ligar e u11 al1n1e1itadoi de. ttibo cuar1do el es¡1acio es limitado. l~oda Ja alimcntac!ón del inohno ent~a en el tan1bor por un canal o cañón y u na~ espiré1l 1i1terna la lleva hacia el interior del 1nt1ñón. El alimcntacfor de ta111bor ta111bién o frece un método conveniente para agregar bolas al moli110. La con1binación de alimentadores de tambor-cucharón (figura 7.13) generalmente se usa para molienda en hú111edo en circuito cerrado con un clasificador de rastrillos o de espiral. El material i1uevo se ali111en ta d irectam en te al tambor, n1ien tras el cucharón levan ta las arenas (partículas grt1esas de mineral) del clasificador para una nueva molie11da. Se p tlede usar un cucl1arón simple o doble, el último ofrece tina velocidad de alimentación mayor y t1n flujo de material 111ás unifor1ne en el interior del molino; el efecto de contrabalanceo del diseño de doble cucharón sirve para njvelar las fluctuaciones de energía y normalmente se incorpora en los molinos de gran diáme tro. Algunas veces los alime11tadores de cilcharó12 se t1san en lugar de la co111binació11 t a1n bor-cucharón cuando la alimentación del molino está en la escala de ta1naño fino. Tipos de 1noli110 Molinos de barras. Se consideran como tritt1radoras ~inas o
r:1,á-
quinas de inolienda gruesa. Tienen capacidad para ~na al1mentac1on hasta de 50 mtli y pueden Jiacer un producto ta11 fin~ como de ~00 . 1 r de las máqt11nas de mol1en1Lm. Frect1en temen te se pre f ieren en t1ga . , da fina cuanclo la mena es ''arcillosa'' o h(1111eda; tienden as1 a al1ogar
las trituradoras . · . . d ¡·no de barras es (1 l! e la long11 La característica dist1nt1va e un mo d'. t (f"i· 0 tud de la coraza cilíndrica . esta, en t re ] ·5 a ?-· 5 veces st1 iame r . se ciebe evitar que 1é:tS &ura 7.14). Esta relación es importante. porque , ~ . barr OCOS centímetros 11135 cortas QllC 1el Ion ~s, que solamente s~n unos panera que lleguen a trabarse a través del 8l~ud de la coraza, giren _de m 1 rela~ión no debe ser den1a. diámetro del cilindro. Sin ein~r~o, ªde la coraza en uso. de tal 0 grande, para el diámetro max1mo
•
Molinos de moliend 186
Figura 7 .12 Alimentador de tambor en molino de bo las.
Figura 7 .13 Alimentador tamb
or -cucharón.
¡;noJ' lle
rodamiento de carga 187
Figura 7 .14 Molino de barras.
•
~nera que las barras se deforme11 y qt1iebren. Puesto que las barras
as grandes Qtle alrededor de 6 m se doblarán, ésto establece la longitud máxin1a del n1olino. Por lo tanto, con 11n n1olino de 6.4 m de largo, el dián1etro no debe ser mayor de 4.57 n1. Actualmente se usan molinos de barras de hasta 45 7 m de diámetro por 6.4 m de longitud que consumen aproximadamente 1,640 kW. 8 Los molinos de barras Y otros n1olinos de molienda se clasifica11 por s11 potencia más bien que por su capacidad, ya que la capacidad se deter1nina por muchos actores, tales como la moliendabilidad, determinada por pruebas de laboratorio (capítulo 5) y la reducción al tamaño necesario. La energía necesaria para cierta capacidad requerida se puede determinar por el uso de Ja ecuación de Bond: lOW¡ lOW; W= JP - '\J F.
(5.2)
1
El requerimiento de energía calculado se ajust_a 11tilizan~o fa~to res de eficiencia que dependen del tamaño del ~ol1no, tamano y tipo del medio de molienda , tipo de circuito de .molienda, etc. para obte, 9 ner los requerimientos de energía de operacion.
los molinos de barras se clasifican de acuerdo a la na.turaleza ~e la descarga Se puede hacer el enunciado general de que m1~nt~as i~1a.s estrecha se~ la descarga en la periferia de Ja coraza, pasara tnas rapt-
49 Yhabrá menos sobremolienda.
Molinos de 1nolienda
188
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Descarga
figura 7.15 Molino de descarga periférica central.
Los molinos de descarga central periférica (figt1ra 7 .15) se alimen. ta11 por ambos extremos a través de los muñones y la descarga de) producto medio a través de puertas circunferenciales situadas en el centro de la coraza. El corto recorrido y el declive muy alto dan una molienda gruesa con un mínimo de finos, pero la relación de reducción es li111itada. Este molino se usa para molienda en húmedo o en seco y se t1sa más para preparar arenas para condiciones específicas, cuando son necesarias altas velocidades de tonelaje y un producto ex tremada· 111 cnte grueso. Los molinos de descarga periférica ex trema ( fig11ra 7. 16) son ali· 111entados por tino de los extremos a través del mt1ñón y descargan el ¡Jroducto Inolido por e] otro extremo ¡Jor medio de varias aberturas periféricas dentro de un canal circunferencial adaptado. Este tipo de molino se usa principaln1cnte para molienda seca y húmeda, cuando intervienen prodt1ctos moderadamcn te gn1 esos.
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Figura 7.16 Moli no de descarga periférica extrema.
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¡;nos de roda111ie11to de carga 189
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Figura 7 .17 Molino de derrame.
El tipo de 1nolino de barras que se , . · · usa mas ampliamente I · slr1'1 n11nera es e l de mil - , d d . e11 a 1n., , . non e er1ame (figura 7 . 17). en el cual la . :\ 11nt: 11tac1on se 111 trodttce a través de un mu1-1on , Y se descarga a tras de otro. Es se usa solam en t e para n1ol1enda · . te. tipo de . n10Iino , l1úeda y st1 }J r111c1pal ft1nc1on es convertir el product d 1 1 d • . ... , . ., o e a p anta e
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•
tt1.rac1o n e11. a 1i111entac1on para el moli 11 o de bolas. Se obtiene un cl1ve deJ fluJO de material haciendo el diámetro del muñón de deame t111os l 0-20 cn1 más grande qt1e el de la abertura de alimentan. El i11Lt11ón de descarga frecuenten1 ente se adapta con t1na criba espiral para eliminar el material vagabundo (trozos de n1e tal ma' a, etc.). Los moli11os de barras se cargan inicialmente con una selección de ,......,.s de diá111etros de todas clases; la proporción de cada tamaño se cula para ofrecer tina superficie n1áxima de molienda y aproxin1ara una carga equilibrada. Una carga conveniente contendrá barras de eren tes diámetros que variarán desde las can1 biadas recienteme11hasta los dián1etros de las barras gastadas por el rozamiento que nen un tan1año tal que ya justifica el cambio. Los diámetros reales uso varían de 25 a 150 mm. Mientras más pequeñas las barras, tanmás grande es el área de la superficie total y por consiguiente será or la ef'iciencia de la molienda. Los diá1~1etros n1ás grandes no den ser mayores de lo necesario para quebrar la partícula 111ás granrn la alimentación. Norinalmente una alimentación o producto eso requiere barras más grandes. Generalmente, las barras se decarnbiar cuando se han desgastado hasta alrededor de 25 mm del tro, 0 menos, dependiendo de la aplicación. ya que las barras s tienden a doblarse o quebrarse. Se usan barras de acero al Clrbo as' duras y se quiebran en vez de doblarno porque son m L Joci desgastarse, no enied.úldose así con las otras barras. as ve •
Molinos de molienaa
190
. d , ti·ma se obtienen con barras nuevas cuando el dades de mo l1en a op 20 30 crt d 1 de la coraza. Este se reduce a - 3 con volume11 es un 35 -1° . e en este valor al sust1tu1r · · 1as barras gastadas el desgaste y se ma11 t 1ene . . . . orción significa que con una cantidad nor. por o t ras nuevas. Esta Prop . , n1al de vacíos, alrededor del 45% del volumen ~el m~hn~ ~stara ocu. ultado una molienda 1nef1c1ente y tin res pad o. L él so b recarga da Por mayor consun10 de barras y revestimiento. El _consum~ de barras v~ría an1pliamcntc con las características de la ahmenta~on del moltno, velocidad del 1nolino, longitud de las barras Y tamano del producto; normalmente está en el rango de 0.1 a 1.0 kg de acero por tonelada de mena para molienda en húmedo, pero es menor para la molienda en seco. Los molinos de barras nor1nalmente trabajan entre el 50 a 653 de la velocidad crítica, con el fin de que las barras fo1·1nen una cascada en vez de una catarata lo cual tiende a trabar las barras. N or111almente la densidad de la pulpa de alimentación está entre 60 y 7 53 de sóli· dos en peso, requiriendo las alimentaciones más finas densidades de pulpa más bajas. La acción de molienda resulta de la línea de contacto de las barras sobre las partículas de la mena; la caída de las barras es principalme11te una alineació11 paralela y además al dar vueltas, actúan más bien como una serie de rodillos de trituración. La alimentación gruesa tiende a desparramar las barras en el ex tremo de la alimenta· ción. produciendo así una for1nación de cuña o en for1na de cono. Esto aumenta la tendencia a que la molienda tenga lugar preferentemen· te sobre las partículas más grandes, produciendo de este modo una can~idad mínim.a de material extremadamente fino (figura 7 .18). Esta molienda selectiva proporciona un producto de un margen de tamaño extr~madamente estrecho, con pocos fines 0 lamas. Por lo tanto, tos molinos de barras son apropiados para preparar la alilnen tación de los concentradores por gravedad, ciertos procesos de flotación con ~roblemas de lamas, separador magnético (magnetic cobbing) y 01<>~1no b~e bo~as. _Los molinos de barras casi siempre se operan en cifellÍ· o a ierto eb1do a esta reducción controlada de t amano. -
figura 7 .18 Acción de molienda de las barras.
}fo/itzos de roda11zie1zto de carga
191
co11,,iene tener. presentes las s·1gu1entes · . venta· d e con1para la n·1ol1enda en molinos d b Jas e costos cuando s e arras con otros niétodos: 10
}. La acció11 ele la molienda co t to cerrado.
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1
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ecesario el equipo de circui-
2. Se t1sa .un n1edio de 111 otienda d . . . e un costo relat1vamen te baJ· o 3. Se o b, t1e11 e· Ll na al, ta eftciencia d e mo 1ien · . d a puesto que hay mevac10 en una carga d b nos espacio e arras que con cualquier . d d io e molie11da Esto ta1nb·, d ot1·0 n1e . · ien a por resultado un baJO consuino . de acero. Debido a su n1ayor masa, las barras en cascada e1er~en u_n ~olpe más fuerte que una carga de bolas de a~e~o y por cons1gu1ente las partículas gruesas se quiebran más fac1l1nente. Moli11os de bolas. Las etapas finales de la disminución de tamañ 0
se efectú an en los molinos de rodamiento de carga usando bolas de acero con10 n1edio de n1olienda y por esa razón se conoce11 como molinos de bolas, ya que las bolas tienen 1nayor área superficial por unidad de peso que las barras, son más apropiadas para el acabado fino. El término nlolino de bolas está restringid o a los que tienen una relació11 de longitud a diámetro de 1.5 a 1 y aun menor. Los molinos de bolas en los que la relación de longitud a dián1etro está entre 3 y 5, se coceen con1 0 molinos tubulares. Frecue11 temente están divididos en arios compartimientos longitudinales, teniendo cada uno diferente omposición de carga; las cargas pueden ser bolas, barras de acero o ijarros y con frecuencia se usan para molienda en seco de clinker e cemento, yeso y fosfato. Los molinos tubulares qt1e tienen sólo n comparti1niento y una carga cribada de partículas duras de mena mo medio de molienda, se conocen con1n 1nolinos de guijarros. Se san muchos en las minas de oro de Sudáfrica. Puesto que el peso de guijarros por unidad de volumen es 35-55% el peso de las ?olas acero y como la potencia consun1ida es directament_e proporc~onal Peso en volumen del medio de molienda, Ja potencia consu1n1da y .capacidad de los molinos de guijarros son correspondie_ntemente as bajos. Así, en un circuito de molienda dado, para una cierta vel~ ad de alimentación un molino de guijarros deberá ser mucho mas de que un molin~ de bolas, con costos de inversión corresp~n.ternente más altos. Sin embargo, el incremento en el co~~o
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Molinos de molie1,da
192
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Figura 7 .19 Molino con parrilla de descarga.
costo de operación, que se atribuye a los costos más bajos del medio de n10Iicnda. No obstante, esta ventaja puede ser parcialmente dis111inuida por un costo de energía por tonelada de producto terminado más alto. 8 Los molinos de bolas también se clasifican por la naturaleza de la descarga. Pueden ser molinos de muñón de derrame simple, operados e11 circuito abierto o cerrado, o molinos de pa"illa de descarga (descarga de nivel bajo). Este último tipo está acondicionado con pa· rrillas de descarga entre el cuerpo cilíndrico del molino y el muñón de descarga. La pulpa fluye libremente a través de las aberturas de la parrilla y después es elevada hasta el nivel del muñón de descarga (figura 7 .19). Estos molinos tienen un nivel de pulpa más bajo que los n1olinos de derran1e, reduciendo así el tiempo de permanencia de las partíct1las dentro del molino. Existe muy poca sobremolienda y el producto tiene una fracción grande de material grueso la cual regre. ' sa al molino por algún tipo de mecanisn10 clasificador. La molienda en circuito cerrado (figura 7. 20), con altas cargas circulantes, produ.. ce un producto final estrechamente clasificado y una alta producción por unidad de volumen, si se compara con la molienda en circuito
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Alimentación
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Molino de bolas
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Reflujo inferior Clasif 1cador
Derrame (producto)
Figura 7 .20 Circuito de molienda cerrado simple.
¡,1os de roda1nie11 to de carga
71
193
bierto. Los 111olinos con parrill d a a ali1nen t ac1on ·, . e descarga mas gruesa que generalmente toman . 1os molinos d d un ¡ere moler tan finamente· la raz, . . e errame y no se reqU ' on pr1nc1pal .60 de n1uchas bolas pequeñas , es que con la fo1· m ac1 , . ' e1 area de abe t d bsrn1ve rap1da1nente . El molino d r uras e la parrilla se O " e muñón de d , sin1ple para operar y se usa para 1 escarga es el mas del n101ino de bolas, especialment: mayor P~rte de '.as aplicaciones da Se dice que el consumo de enerp~ra molienda fina Y r~molienu~ el de un n101ino con parrilla de dg1a es aldreded.or de 153 menor . . . escarga el m1sm o tam de la molienda en los dos ano, aun. . que la ef1c1enc1a . d mo1inos es la mismas Los i110 11nos e bolas se clasifican por ¡ t · , : 'd d. 1 . po enc1a, mas bien que por la .capacJ a · , os molinos de bolas n ás grand , 1 , . es comunmen te en operac1on tienen 5 .5 m de diámetro por 7 .3 m de longi·tud y son un. pulsados por motores de 4,000 kW . La molienda se efectúa en los puntos de contacto de las bolas y las partículas de mena y en un tiempo da?o, se puede alcanzar cualquier grado de finura. El proceso de molienda es completamente al azar, la posibilidad de que una partícula fina. sea golpeada por una bola es la misma que la de una partícula gn1esa. Por lo tanto, el producto de un molino de bolas en circuito abierto presenta una gran variedad en el tamaño de las partículas y la sobremolienda de cuando menos algo de la carga constituye un problema. La molienda en circuito cerrado en los molinos que proporcionan un bajo tiempo de residencia para las partículas, casi siempre se usa en las últimas etapas para vencer esta sobremolienda. Varios factores influyen sobre la eficiencia de la molienda en los olinos de bolas. La densidad de la pulpa de la alimentación debe ser alta como sea posible y compatible con la facilidad de fluir a traés del molino. Es inqispensable que las bolas estén cubiertas con una a de mena ; una pulpa demasiado diluida aumenta el contacto d~ .etal a metal, produciendo un consumo de acero elevado y una ~f1·a reducida de molienda. Los molinos de bolas deben trabaJ~r re 65 y 80% de sólidos por peso, dependiendo de la mena. La vis'. d de Ja pulpa aumenta con la finura ~e las partículas, p~r conente los circuitos de molienda fina requieren menores densidades
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J'Ulpa. . . ta eficiencia de la molienda depende del área superf1c1al del mede molienda Así las bolas deben ser tan pequeñas como se~ p~ y su carga ~e gr~dúa de manera que las bolas grandes sean_Ju~uº stante pesadas para moler las partículas más_ grandes Y n::~ va: la alimentación. Una carga preparada consiste de una g
Molinos de molie11da
194
1 nuevas bolas que se agrega11 al riedad de tamaños de bola en que as -o del necesario. Las boJas 1 te tienen mayor taman molino genera m~n d t de la in en a y se ex traen al pasar 0 finas dejan el nlohno con el pro .~c S han propuesto varias fónnu. la descarga del 1nolino sobre cri as. e - de mena requerida 11 1 . , d tamafío de bola a ta1nai10 las para la re ac1on e . f t ria Se pueden resumir corno: pe1·0 ninguna es enteramente satis ac o . d=kDo.s - 1,
(7.3)
donde d = diámetro de la bola. ., D = tamaño de la alimentac1on. . ... k = constante, que varía de 55 para material s1l1c1oso Y 35 para dolomita. Tales fórmulas ofrecen una buena base para determinar los ta~a ños de la carga de bolas del molino, pero después de eso el ta1nano correcto se debe determinar por prueba y error. Normalmente la 1110lienda pri1naria requiere una carga de bola graduada de 1O cm l1asta 5 cm de diá1netro, inientras que la molienda secundaria generaln1ente requiere bolas de 5 a 2 cm de diámetro. Las bolas de nlolienda generalmente están hechas de acero al al, to carbono forjado o acero aleado o n1oldeado y el consumo varia entre 0.1 hasta 1 kg por tonelada de alimentación nueva, dependiendo de la aplicación. El volumen de la carga es alrededor de 40-50% del volu111e11 interior del molino, o sea, alrededor del 403 de este espacio vacío. La e11ergía que co11sume un molino aumenta co11 la carga de bolas y alean· za u111náxin10 a un volumen de carga de aproxi1nadamente SOo/o (figura 7.21), pero por varias razones, raramente excede el 40 a 50%. La curva de eficiencia es en cualquier caso bastante plana alrededor del máxitno. E11 los nlolinos de derran1e el volumen de carga nor111almen· .... . te es 40% , pero l1ay u11a selección más grande en el caso de los molt· nos con parrilla de descarga. La velocidad ópti111a del inolino at1111enta con el volumen de la carga, ya qt1e el peso creciente de ésta reduce la cantidad ele catarata que pt1eda tener lugar. Los n1olir1os de bolas generaln1cnte t1·~1baja 11 a velocidades más al· ta~ ciue los niolinos de barras~ de 111anera qtle las bolas 111 ás grand s caigan e11 for1na de catarata y golpeen ¡,1s partículas de nlena. El t bajo consu111ido por tln 111olino a111nen ta e11 pro¡)orcióti a la veloci4ad. y los moli11os de bolas so11 o¡Jerac}()S a t1 n¡1 velocidad tan alta e sea posible sin ce11trifugar. Non11aln1c11tc esta velocidad es 70·,......
h(olinos de rodamiento de carga 195
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Figura 7 .21 Entrada de energía comparado con vo1umen de carga.
de la velocidad crítica, frecuentemente se usan las velocidades más
altas .para au:nentar la cantidad de catarata que se desea para quebrar las al11ne11tac1ones gruesas o duras.
Molinos autógenos
La molienda autógena, especialmente de mena extraída de la mina 0 mena de tritt1ración primaria, en años recientes se 11an convertido en un método de disminución de tamaño increíblemente importante. En las 111enas apropiadas, estos molinos eliminan los costos del edio de molienda y producen porcentajes más bajos de finos y laas que los n1olinos convencionales de bolas y barras. Los molinos ~?genos emplean cilindros para la conmin11ción, pero en lugar de tilIZar un medio de molienda tal co1no barras o bolas de acero, la verización se realiza por la acción de las partículas de mena unas IW\Mtra otras. La molienda semiau tógena se refiere a los métodos de ~enda, que usan una combinación de mena y una carga reducida b~as o bolas de acero, como medio de molienda. Cuando la pro~ón de fracción gruesa en la alimentación es demasiado baja, alguYeces se usa la molienda con guijarros. En este método la fracción gruesa de la alimentación se separa por cribado y el resto se tritutnaquinaria convencional hasta un tamaño considerablemente \l!tqUeño. Después este material triturado y la fracción gi:ues~ se en ~ interior de tos molinos de guijarros para la tenn1nac1ón ienda fina. La experiencia indica que las cargas de bolas usa-
Molinos de molienda 196
das e11 l~1111olie11da se1niautogé11a generalmente han sido m~s efectivas e11tre 6 y 1Oo/o del volt1111en del n1oli110, i11clL1yendo los vac1os. La nlolicnda at1tógcna se 11ace en seco o en húmedo. Los molinos de 111olie11d<\ e11 seco tie11e11 1nás proble111as a111bientales, no manejan 111aterialcs (1t1c co11tengan arcilla y son más difíciles de controJar que los 111olinos para n1olie11da en húmedo. Sin en1bargo, en ciertas aplicacio11es, relacio11adas con la molienda de 111inerales tales como el asbes. to talco y la 111ica se usa exclusivamente la 1nolienda semiau tógena ' ' e11 seco. Por otra parte, pocos n10Iinos autógenos trabajan completa8 mente e11 seco a cat1sa de la producción relativamente baja. Los 111olinos autógenos primarios se distinguen por sus diámetros 1nuy grandes en relación a st1s longitudes. Los más grandes en el prese11te pesan 111ás de 1, 100 ton, tienen 11 m de diámetro por 4.3 m de longitud y son i111pulsados por 1notores de 9 ,000 kW. El molino de cascada (figt1ra 7 .22), fabricado por la Koppers-Hardinge es típico de esta categorfa, en que la longit11d es 11n tercio del diámetro. Está revestido con placas de desgaste sostenidas por barras de elevación re1nacl1adas a la coraza. Las barras elevadoras son indispensables para redt1c1r el resbala1niento de la carga del molino, que causa el rápido desgaste ti el revesti111iento y también debilita la acción de la molienda. En 1977, la Palabora Mining Co. instaló en Sudáfrica dos molinos autógenos de 9.75 m de diámetro para poder alimentar a la flotación de cobre ?esde la mena de trituración primaria. Cada molino tiene una capacidad para moler hasta 800 h t-1 reduciendo la mena de me· n.os de 180 mm a 503 menos de 300 µ1n. Cada u110 de los n1olinos tiene. t1n consumo de potencia máximo de 7 000 kW L de d . ' . os costos mo lien a . se dhan reducido m, d 1 ?001 . as e - 10 co1nparados con los costos d e la mo11e11 a co11venc1onal. Los inolinos autógeno 1 locidad crítica El vol s gednerla mente trabajan al 80-85o/o de la ve· · umen e a carga y 1 · . . . rían co11 la veloci'dad d a potencia del molino va· e a11mentac1ón L . . aumenta casi linealmente · potencia neta del molino 1 403 del volu1ne11 del m l~on a velocidad de alimentación hasta el o 1no y despué . n1áximo cerca del 50'111 El s se nivela hasta alcanzar un • º· control auto 111 't· . invariablen1ente se usa con 1 ico de la alimentación. que 1 na la velocidad de Ja alim tos ~o inos autógenos n1odernos, gobiet· , . en ac1on y por co . . a.. la practica Norteamericana d d ns1gu1ente la potencia. JJJ• 1 ta. las velocidades de alime~t~~ó~ r~lación diámetro/longitud es volumen de la carga los volu' se ªJ t1stan para dar del 3 5 -40% ' inenes de carg 11 , me de la carga por el mu- 6 E ª 1as altos causan el d n n. n los 1no1 inos · de guijarros de Sud
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ftfoliil<>Srle roda111ic'11 f<> dc c.:arga 1
197
ca donde las rclacio11es diá111etro/longi'tud , ' b · son n1cnores de uno los 1110Iinos tra aJa11 cerca del nivel 111áxi1no de )Ot . . ' 01 d , 1 enc1a, es decir alre50 1 1 dedor de 'º .e os volu1ncncs de carga con lo t·1· ' 1 . ciuc u t izan comp eta111 11te la ca¡1ac1dad cl1sponil1tc del inolino i2 Los .tnolinos autógenos alcanzan rc
198
Mo linos d e
111 o lie11aQ
. , Figura 7 .22 Molinos de cascad a en o perac1on .
gía. Aunque el consumo de acero se reduce más que en la molienda convencional, los costos unitarios de energía pueden s~r del 25 al 1003 más altos que en la trituración y molienda convencionales. Molinos vibratorios. Los molinos vibratorios están diseñados para molienda continua o por lotes para dar un producto final muy fi· no de una amplia variedad de materiales; la operación se realiza en hún1edo o en seco. Los dos tubos vibratorios que funcio nan como cilindros de mo· lienda están localizados uno airiba del o tro en un plano inclinadoª 30º a la perpendicu lar (figu ra 7.23). Entre ellos está un peso soste· nido excéntricamente que se conecta por una unión universal flext·• ble a un motor de 1,000-1500 rev min - 1 . La rotación del excéntrico hace vibrar los tubos para producir un círculo de oscilación de unos cuantos milímetros. Los cilindros se llenan hasta 60- 70% con el me· dio de molienda , generalmente bolas de acero de ¡o a 50 mm de diá· 1netro. El material que se está moliendo pasa longitudinalmente a ~ravés de. l~s cilind:os co~o un flu1do , en una hélice de giro compleJO, penn1hendo as1 reducir por rozamiento al medio de molienda El material se alin1enta y se descarga a través oc mangueras f!exibJe5 tipo fu elle.
c;rctiit
199
Figura 7 .23 Molino vibratorio.
Las características sobresalientes de los molinos de bolas vibrato•
nas correctamente diseñados, son su pequeño tamaño y el menor consumo de potencia en relación a la producción cuando se comparan con otros tipos de molinos. Los molinos de vibración de alta energía mue1 2 len materiales hasta áreas superficiales de alrededor de 500 m g- , 14 un grado de finura que es imposible en un molino convencional. Los 1 tnolinos vibratorios se fabrican con capacidades hasta de 15 t h- . 1 tunque las unidades de capacidades más grandes de t h- implican onsiderables problemas de ingeniería. La diversidatl de tamaño del terial procesado está entre una limitación aproximadamente de mm Y un producto fmal de menos 10-µm, aunque el tamaño del •0 ducto del molino es muy sensible a la vibración en el tamaño de la entación, lo cual limita su uso para la molienda controlada.
CUITOS DE MOLIENDA
La alimentación puede ser húmeda o seca, dependiendo del ~ro SUbsecuentemente y de la naturaleza del producto. La 111ohen-
200
.
'
os n1ateriales debido a los ca111bio.
da en seco es 11ecesar1a co11 alguil. a agua Esto causa 111 11os s1 se agreg · t"ísicos o qt1 ín1icos que ocurren d. d ~ 111olie11da y 11a)' u11a l)fQ .. ·1 11· t 0 y el 111 e 1o e desgaste sobre el revest1 1 en d ~ bl ~ en ~tJou 11os casos. . 1 producto esea e º porción 111ás alta de f inos en e t' > se usa en las operacio11es . 1 , 111 --d 0 g :-.11era1n1en e: La 111ol1cnda e11 1u c e d 1 economía total de la · 1 a causa e a de p1·ocesa111ie11to de n11nera es ' , .> • , • 15 operación. Las ventajas de la n1olienda hu111eda son. l. Consumo más bajo de energía por tonelada de pr~ducto. 2 Mayor capacidad por unidad de volumen del mohn~. 3·. Hace posible el uso del cribado o clasificación en hun1edo para el estrecho control del producto. 4. Eliminación del problema de polvo. . s. Hace posible el uso de métodos simples de maneJO y transporte, cotno bombas, tubos y canales. El tipo de molino para una molienda particular y el circuito en el cual se usará se deben considerar simultáneamente. Los circuitos se dividen en dos amplias clasificaciones: abierto y cerrado. En el circuito abierto, el material se alimenta hacia el interior del molino a u11a velocidad calculada para producir el producto correcto en un pa· so (figura 7 .24). Este tipo de circuito rara vez se usa en las aplicaciones del procesamiento de minerales, ya que no hay control sobre la distribución del tamaño en el producto. La velocidad de alimentación debe ser bastante baja para asegurar que cada partícula pe1·1nanezca bastante tiempo en el molino para ser quebrada hasta el tamaño del producto. Como resultado, muchas oartículas en el producto están sobremolidas, lo cual consume energí_ innecesariamente es difícil tra· tar el producto posteriormente. . ~a molienda e~ la industria minera casi siempre se presenta en c1rcu1to cerrado (figura 7 .20), un clasificador saca el material con el
-~ Alimentación
Molino
t
1 Producto
L.-__-..:· 1 ' . Molino
l~--t~
l 1 Figura 7 .24 Circuito abierto de un soto peso.
CirCttifO.\' de
molienda 201
tamañ o 11ecesario, a la vez que regresatl los ru . nonnahnente cada circuito de mor d g esos al mohno. Aunque clasificación, los n10Iinos individua;en c~enta con alguna forma de to 0 cerrado. es pue en estar en circuito abier-
ª
La ope1·ación en circuito cerrado . no rea1iza gra11 esfuerzo para efectuar la reducció11 de todos los tam .. , , . anos en un solo paso, pero se j1f1cul ta t;X traer el 1nater1al del circuito t t _ . an pron o como alcance el tan1a110 necesario. Cuando se muele 11 asta
.
t
-
, .
un amano espec1 fico se obtiene ttn au1nento hasta de 353 en la capac·d d · 1 ., . . 1 a gracias a a operac1on en c11·ct11to cerrado. El 111aterial que regresa al molino por el clasificador se conoce como carga ci1·culante y su peso se expresa como tin porcentaje del peso de la nt1eva alimentación. La rno11enda en circuito cerrado reduce el tiempo de residencia de las partículas en cada paso y disminuye así la proporción de los tamaños terminados dentro del molino, comparada con la molienda en circuito abierto. Esto disminuye la sobremolienda y au1nenta la energía disponible para la molienda útil mientras esté presente un suministro amplio de n1aterial sin terminar. A medida que se incrementa el tonelaje de la alimentación nueva, aumenta el tonelaje de la carga circulante puesto que la descarga deJ clasificador es más gruesa, pero la alimentación compuesta del molino será más fina debido a este · remento en la carga circulante. Co1no el tiempo de reside11cia en 1interior del 1nolino disminuye, la descarga del molino será propor. nalmente más gruesa, de manera (}Ue la diferencia en el tan1año edio entre Ja alimentación compuesta y la descarga disminuye. La pacidad de un molino aumenta con la disminución en el diá1netro la bola debido al incremento en la superficie de n1olienda, l1asta punto ~n que se excede el ángulo de mordida en~re las partícul~s bolas que están en contacto. Consecuen te1nente, mientras hay,a n1as ter1·a1 ca s1· t e1·1n1na · do en la ali"mentación compuesta, tanto . mas alta , á la pro orción de ángulos de mordida favorables ~ n11entr~s n1as p t t nto más peqt1e110 necesita sl~r sea la ali111entación compues a, a iámetro medio de la bola. .
Aos lí .
fiº d t más grande será a capac1 a u i e ?1•tes IJa os, tan O rimer OO% de carga circtt1 1 El incremento es más rápúl? en e pd nde del circuito antts continuando hasta un límite, qui~ epL: carga circulant~ óptioc l ah miento del mo ino. urra e oga d de la capacidad del clasifica"- un circuito particul• depen e
202
Molinos de 1110/ienda
dor y del costo de transportar la carga hasta el molino. Generaltnente la carga circulante está entre 100-350o/o, aL111qL1e pt1ede ser ta11 alta co1no de.l 600o/o. Los 111olinos de barras generalrnente se opera11 en circuito abierto a causa de su acción de molie11da, especialn1e11te cuando se prepara alime11tación para los inolinos de bolas. Las superficies de molie11da paralelas si1nulan 11na criba ran11rada y tiende11 a retardar las partíct1, , 1 las n1ás grandes l1asta que estas se quiebra11. L as part1cu.as mas peqt1e. ñas se desl1za11 a través de los espacios entre las barras Y se descargan sin redL1cción apreciable. Sin e1nbargo, los inolinos de bolas norn1alme11te siempre se operan en circuito cerrado co11 algt1na forma de cla· sificador. Se pueden usar varios tipos de aparatos clasificadores para cerrar el circuito, pero los mecánicos (capítulo 9) se instalaban con mayor frecuencia hasta hace relativamente poco. Son fuertes, fáciles de controlar y suaviza11 y toleran bien las al tas y bajas en la alimentación. Ma· nejan productos de arenas muy gruesas y tan1bién se usan en 1nucl1os circt1i tos de 111olienda gruesa. Sin e1n bargo, adolecen de la severa de~ ve11taja de clasificar por la fuerza la gravedad, lo cual restringe su ca· pacidad cuando tratan materiales ex tre1nadamente finos~ redL1ciendo J>OT lo ta11to la posible carga circulante. Los hidrociclones (capítulo 9) se clasifican por acción centrífuga. ct1al acelera la clasificación de las partí cu las finas, dando separacioes mucl10 más claras y aumentan la carga circulante óptima. Ocupan mucl10 menos espacio que los clasificadores mecánicos de la misma capacidad y tiene11 costos de inversión y de instalación más bajos. Debido a su acción mucho más rápida, el circuito de 1nolienda se equilibra rápidamente si se hacen cambios y el menor tiempo de permanencia de las partículas en la carga de retorno da menos tiempo para qur ocurra la oxidación, lo cual es importante con los minerales de sul· furo que serán subsecuentemente flotados. Por lo tanto estos clasi· ficadores se usan ampliamente en los circuitos de molienda fina que preceden a las operaciones de flotación. 1 La acción de todos los clasificadores en los circuitos de n10Iiend: depende de las velocidades de ase11tam ie11 to diferenciales de tas par· tículas. e_n u11 fluido, lo ct1al significa qtie las partícttlas no solarnent~ se clas1f1ca~ por t_amaño, sino también por Slt gravedad específica 3 Una p_eq~ena part1cula densa puede por lo tanto, comportarse de rn · nera s11n1Jar a una partícula grande de baja densidad. Así, cuando muele una mena que contiene un mineral valioso pesado, es probab
Circtiitos de 111olienda 203
que ocurra la sobremolienda de este materi·al d b"d
. · l ~ , ' e I o a que regresa . en la carga c1rcu a11te, au11que este por aba1io d 1 t ~ e amano necesario en
?e esta ma~:ra, la molienda selectiva de los sulfuros pesados a11te1101 a la flotac1on pennite u 11 a molienda tot , a 1 mas gruesa, . d. . l la ganga 1gera se irige al derrame del clasificador, mientras que las partículas pesadas que contienen el 1nineral valioso se muelen otra vez sclectiva111e11te. Sin e1nbargo, esto plantea problemas con los circt1itos de se¡Jaración 1nagnét ica Y por gravedad, para los que las partíct1las debe11 ser tan gruesas y estrechamente clasificadas como sea posible para alcanzar la m áx ima eficiencia de separación. Muchas veces tales circuitos están cerrados por cribas más bien que por clasificadores. Las cribas finas tienen la desventaja, sin embargo, de ser relativan1e11 te ineficientes y delicadas: f recuen temen te se usa una con1binación de clasificació11 y cribado para reducir la carga sobre las el
product~:
cribas. En la Wl1eal Ja11c Ltd. , Truro, un circttito similar se usó para lamolie11da priJ11aria de la mena complej a co bre-zinc-estaño. El producto de la trituradora secundaria se alimentaba a una criba de alambre con sección en fo rma de cuña, Ja cual enviaba los gruesos hacia el interior del 111olino ¡Jrimario de bolas~ la descarga del molino era bo111beada a tt n ciclón y el resino de éste pasaba a la criba para ex tr.aer algunos de los minerales finos pesados. a11tes de regresarlos al molin o de bolas (figttra 7.25). 1· En las pl antas recuperad oras d e oro. do11 de se encuentra e1oro 1. · ui to de 1nolienda alguna f orbre grt1eso es con1ún incorporar en e 1c1rc ' te ma de concentración por grave d ad · El o r o r1ativo es. ex . tremadan1en C 1·no vía clas1f1cador. orno es 1 1 denso e i11variablemente regresa a mo
Producto de la trituradora
Cribadoral (+ ) (- )
Molino de bolas
U/ F
O/F
L-------'--- Producto ºba en el circuito cerrado.
Fiaura 7 .25 Ciclbn Yen
Molinos de niolienda
204
extre1nada111ente n1aleable, una vez liberado el oro es si1nplemente defor1nado e11 el n1olino sin ningún quebrado adicional Y de este 1nodo conti11uan1ente recirct1la en el circuito. E11 la Western Deep Levels Gold Mi11e en Africa del Sur, la ali111entación del 111olino primero se clasifica para ex traer los finos q11e se envían a la planta de cianuración para lixiviar (disolver) el oro. La fracció11 grt1esa se alimenta a los molinos de tubo, la descarga se clasifica y los fi11os regresan al ciclón primario. Los gruesos del clasificador, que contienen algo de oro libre presente, se tratan en concentradores gra\rin1étricos. las colas regresan al cicló11 prin1ario, mientras que el concentrado por gravedad se envía para un tratamiento adicional por a1n alga111 ación (figura 7. 26). Los circuitos de molienda se alin1enta11 a una velocidad unit.orme desde las t<)lvas de fi11os que re tiene11 el producto de la planta de trituración. A11í debe J1aber varios 1110Jinos de bolas en paralelo, cada circuito se cierra por su propio clasificador y toma una fracción definida de la alimentación (figura 7 .2 7). Los circt1itos de molinos en paralelo incrementan la flexibilidad del circt1ito, puesto que las unidades individuales pueden pararse o se cambia la. velo~idad de alimentación con poco efecto sobre el diagrama de fluJo. Sin embargo, pocos molinos son más fáciles de controlar ~ l~s costos de. inversión y de instalació11 son más bajos. El número opt11no de molinos se debe decidir en la etapa de diseño de los circuitos de 1nolienda . . La molienda en rnultietapas, en la cual los molinos se disponen en serie, se aprovecha para producir productos sucesivamente más tinos Altmentacrón del m o l i n o - - - - - . - - -
Ciclón primario
( -}
A la planta de cianuración
( +)
Molinos de tubo (
-)
t 1
Ciclón
~
( +)
.......__ _ Separadores por Colas gravedad
Figura 7 .26 Circuito de molienda de u
Concentrado a
am a 1gamac16n
., na recuperac1on típica de oro.
·rcuitos de 1nolie12da 205
Figura 7 .27 Molino de bolas de circuito cerrado.
figura 7.28), pero la tendencia actual es hacia los grandes molinos de las primarios de una sola etapa, los cuales reducen grandemente los stos de operación. La desventaja de la molienda de una etapa es e si se produce una relación de reducción demasiado alta, entonces necesitan bolas relativamente grandes para la alimentación gruesa, s cuales no pueden moler eficientemente las partículas más finas. La molienda en dos etapas se usa donde la trituración terciaria tituye a la molienda de barras (figura 7 .29). El producto de la trituradora se alimenta a los molinos d~ barras e operan en circuito abierto para producir la alimentación deJ moli;de bolas. Si la capacidad lo permite, éste debería alimentar al clas~fi más bien que directamente al molino de bolas, ya que cualq~1er erial ter111inado se seca inmediatamente Y el producto del molino barras que necesita diluirse antes del bombeo, se espesa antes de entarlo al molino de bolas.
j
---....~-=
1
L
Molino de bolas -
pnmano
r
Clasificador
Clasd1cador
. da de dos etapas. l Figura 7 .28 Circuito de mo ien
L--_...
Producto
Moli11os de nzolienda
206 U/F
.....
o
"O
ro
-(.)
··-
Molino de bolas
t i)
Alimentación
Molino de barras
1
r
ro
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Q/F
Producto
Figura 7 .29 Circuito de molienda del molino de rodillos.
Control del circuito de molienda
El propósito de la nlolienda es reducir el tam~ño d~, las part,íc~1as de mena hasta e1 punto en que tiene lugar la l1berac1on econom1ca de los minerales valiosos. Por consiguiente, es ind ispensable que t1n molino no acepte únicamente un cierto tonelaje de mena por día, sino que también permita obtener un producto con tamaño de par· tícula conocido y controlable. Las principales variables que pueden influir en el control del producto son: los cambios en la velocidad de alimentación, distribución de tamaño, dt1reza de la alimentación Y velocidad de adición ,de agua; también in terviencn en las in terrupciones en la operación del circuito, tales con10 los paros para alimentar nueva carga de bolas o limpiar un ciclón averiado. El control de la velocidad de alimentació11 es indispensable para 11na operación tranqt1ila y muchas veces se usan aparatos tales como las bandas alimentadoras de velocidad variable junto con los registra" dores de peso. Se t1san controlado1·es de audio especialmente en la nlolienda autógen~. Estos aparatos son sensible's al ruido (sonid~Y controlan la. ;eloc1dad de ali1nentación de acuerdo al nivel de ruido en la º!)er<1c1on del molino. Una carga in adecuada 11ace que el mediO ele 111ol1e~da se golpee a sí lnisn10, increr11cntando de ese modo vel de ruido y a Sll vez l d Jo tanto el nivel d .. in exceso e material amortigua el ruido . , e rt11do se pttede usar para controlar la c.n• molino. El co11trol ele la carga clel n1 ed.10 d . visand o continu an1 > t 1 e n1ol1enda se hace en e e consun10 de ft . d l . U en el const11no de fu crz · h· . . ierza e molino. na a asta cierto n ivcl · d · • gar nuevo 1nedio de molienda. in 1ca que se nece
c·rcziitOS de 11lOlienda
207
Las . fluctuacio11es en la distribtlcion ue t an1a110 - Y dureza de la al1. , 1entac1011 ¡)robablen1ente son los factores ma' s s1gn1 · ·r·1cat1vos . . . en el den de. un c1rcu1to de inoli·enda . T a1es fl uctuac1ones . ~·arre~lo . . . del balance . surge11 ~ifer~~ncias en composició11, mineralización, tan1año de gra110 )' cr 1 ~tal 1 zacion de la me11a en las difere11tes partes de la mina ) de ca1nb1os en la descarga de las trituradoras que frecuentemente se deben al desgaste Y al daño en las parrillas en el circuito de trituració11. Las fluctuaciones m enores se eliminan mezclando material exca\1ado e11 puntos diferentes en espacio y tiempo. El almacenamiento
de !ªs
de mena tiende a en1parejar las variaciones, siempre que en las tolvas no haya egregación ~ la capacidad de almacenamiento disponible depende de la natttraleza de la 111ena (t al co1no st1 tendencia a oxidarse) ) de la econo1nía de la pla11ta de be11eficio. El i11cren1ento en tamai1 o o dt1reza de la alimentación produce un producto de 111olino correspondienten1e11te inás grueso, a menos q11e la velocidad de ali1ne n tación se reduzca at1to1n áticamente. Por otro lado. una dismi11ución en el tan1ru1o o dt1reza en la alimentació n origina un at11ne11to en la prodt1cción del molino. Un producto de molino más grueso da por resultado que la carga circ11lante sea más grande a partir de la operación del clasificador, incrementando así la velocidad del caudal (volu11ze flow-rate) y reducie11do el tiempo medio de 1·esidencia de las partí ct1las en el interior del molino. Esto cat1sa u11 incremento adicional en el tamaño del producto del molin o Y d e la velocidad del caudal . Puesto que el tamaño del prodt1cto de 1111 hidro-
ciclón se modifica por la velocidad de flujo (capítulo 9) . la dist~ibu ción de tamaño del producto del circuito can1biará. Por esta razon_el ontrol de la caroa circulante es importante e11 el co11trol del ta1na11 0 el producto . Pa;a controlar las operaciones de n1olienda, en 1nuc,has !antas modernas se usan los análisis continuos del tan1a~o de part1cuen el clasificador conforme se trabaja (capítulo 4), n11entras que en nas plantas n ás viejas se usa la densidad de la pul~a del derran1e 1 el clas·r· d u i'a para controlar el tan1c1110 del prodt1c1 ica or como una g de la molie11da . Cuand · ·r·cadores inecánicos, la carga c1rct1lru1 te se 1 o sc usan 1oscas11 . 1 'l·de estimar continuamente basándose en la energ1a que usa e (; a
cador l · .
.
puede hacer por el n1uestreo a.medición d e la carga .circulan e se a en el circuito: rara vez se ?\!tina de las varias corrientes de ptllp 1 peso de ff · d terial circula11te at1nqt1e e n s1ca1nente el tonelaje e nl~ ~r los registradores Ueva ali111e11tación a cada n1ol1no se conoce p t
Molinos de nzolienda 208
en los alime11tadores. d , d de pesado ttsa os 1 .fi de peso y otros meto os . . sim Je molino de bolas-e a~1- 1cador Suponga que en el circuito p cidad de alimentac1on nue. 0 1 figura 7 20, la ve d l 1 ·1·· la que se presenta en . · (es decir, la descarga e e as1 icava es F t h-1 Y la carga c1rculan_t~ dor) es C t h-1 entonces: dor o producto asentado del clas1f1ca
e
proporción de carga circulante = F
·r· dor del molido da: l Un balance de masa en el e as1 ica . 1 nte descarga del molino de bolas = carga c1rcu a
+ producto
,
o F+C=C+F.
Se toman muestras de la descarga del molino de bolas, d: la ~ar irculante y del derrame del clasificad~r (producto del circuito) realiza el análisis de cribas; entonces s1 a, b Y e son porcen~ umul ativos ya sea pasados o retenidos por el mismo tamano ra de malla en el producto del molino, la carga circulante .- .e del clasificador respectivamente, entonces un balance de n el clasificador en tér1ninos de tal material clasificado es: (F+C)a=Fc+Cb
e -F
-
a-(· -
b- a
•
b y e también representan la relación agua-sólido de los pi() uesto que entonces la relación es un balance de masa del a en el circuito; éstas también pueden representar el recf s contenidos de sólidos, puesto que esto da un balance de laciona los pesos de pulpa en el circuito. El desarrollo de sensores dignos de confianza para con~ o de partículas sobre la marcha, así como la densidad flujo, hacen que cada vez sea más común el control computadora de los circuitos de molienda.16 -19 Los os empíricos para los procesos de molienda A o con las modernas computadoras de tj•• ..~ loa datos de la planta se alimenta1' Clirectam.ente a los sensores de
Re!ere11cias 209
REFERENCIAS l.
., ... 3 ·
Hartle}', J. N. y colaboradores Chemical ddºt· . ' a i 1ves for ore grindº h . they?, Engn~ Afzn. J. 105 (octubre l 9?S). mg: O\V effect1ve are 1 Joe E. G., Energ; consun1ption in Canadian · . Steanc, H. A., Coarser grind may mean low mills, CIM Bul/etzn 72, 14 7 Gunio 1979). Min. J. 97, 44 (mayo 197 6). · _er metal recovery but higher profits, Con.
4. Gellcr, L. B., y Tervo, R. Q., Grinding of prchcated rocks Tr r'/l,,.M S i ' ans. 1 1"1 ' , ec. C. 25 (mar1o I 97 5). 5. Rose. H. E. Y Su~ivan. R . M. E_., Bal/, Tube and Rod Mills, Constable, Londres, J 957. 6. AdorJan, L. A., Mineral _processmg,Min. Ann. Rev. 225 (l 97S). 7. Norman. T. E., Symposzum Materials for the Mini1zg /iidustn1 207 Col d 9 · ¡- M e b ·,,, , , ora o, 1 75 . 8. Le\VtS, • • . •, º. urn~ 1· L. Y Bhappu, R. B., Comminution: a guide to size reduction S}'Stem design. M111. Engng 28, 29 (septiembre 1976). 9. RO\\'land, C. A., )' Kjos. D. M.. Rod and ba11 milis, in Mi11eral Processing Pla1zt Desigtz (ed. Mular and Bhappu), AIMME. Nueva York, 1978. 10. Tech1zical Data Rod Milis, Tech. Pub. 453/ 3, Pegson Ltd. 11. Lowrison, G. C., Crushing and Grinding, Buttcr\vorth s, Londres, 1974. 12. Adorj an, L. A., Mineral processing, Min. Ann. Rev. 219 (1976). 13. Rowland. C. A., Jr. y Kjos, D.M ., Autogcnous and semi-autogenous miJl selection and design, Aust. Mining 21 (septiembre 1975). 14. Smith , l~. A., Grinding very hard and very soft n1aterials, Processing 16 (noviembre 1974) . IS. Grinding Milis, Publication 07B67 l 8A. Allis-Chalmers. 16. Gault, G. A. y colaboradores, Automatic control of grinding circuits: theory and practice, World Mining 32, 59 (noviembre 1979). 17. Lynch , A. J., Mineral Crushing and Grinding Circuits, Elsevier, Amsterdam, 19 77 '. . 18. Smith , H. \V. y Gucrin, D., Dynamic modelling, simulation and control of a gr1nd1ng circuit C!M Bu//etin 73 133 (septiembre 1980). 19. Herbst' J A y RaJ'am~i Control of grinding circuits, in C<>mputer Metlzods for tlie , . . ' y k 197 9 80's in the Mine1·al Jndustry ed. A. Weiss, A.J.M.M.E., Nueva or , ·
•
,
CAPITULO 8 •
o zn
~tria
lNTRODUCCION
La clasificación por tamaño de los materiales se usa ampliamente en la industria y los tipos de equipo son muchos y variados. El cribado generalmente se lleva a cabo sobre material relativamente grueso, ya que la eficiencia de esta operación disminuye rápidamente con la finura. Las cribas finas son muy frágiles y costosas y tienden a bloquearse muy fácilmente con las partículas retenidas (''cegamiento''). Generalmente el cribado se limita a material mayor de 250 µm en tamaño, y la separación por tamaños más finos, normalmente se lleva a cabo por clasificación (capítulo 9), aunque en la práctica el límite entre los dos métodos depende de muchos factores, tales como el tipo de mena, producción de la planta, etc. Existe, desde luego, una amplia gama de propósitos para el cribado. Los principales propósitos en la industria de los minerales son:
.
.,
a) Evitar la entrada de finos a las máquinas de tr1turac1on, aumen· tando así su capacidad y eficiencia. . . . b) E .t 1 t ·al grueso pase a la s1gu1ente etapa en los c1r· d v1 ar que e ma er1 . . ., r· en las operaciones de mo1ien a. CUitos de tr1turac1on I~~ Y ente clasificada para cierc) Preparar una alímentac1on estrecham t
·ón por gravedad.
tos procesos de concen ~c1 echamente clasificado. Esto es d) ~oducir un producto final estr eras donde el tamaño del prounportante en las pedre:as, cant te de la especificación. dueto final es una parte importan 211
Cribado industria/
212
RENDIMIENTO DE LAS CRIBAS En su forma más simple, la criba es una superficie. qu e tiene un sinnún1ero de aberturas de varias dimensiones. El material de tamaños mezclados que se presenta a esa superficie pasa por ella o será retenido, , , dependiendo de que las partículas sean mas pequenas o mas grandes que las dimensiones que regulan las aberturas. La eficien cia del cribado está determinada por el grado de perfección de la separación del ma. terial en fracciones de tamaño superior o inferior de las dimensiones que regulan las aberturas. No se ha aceptado universalmente un método p ara definir el rendimiento de las cribas y se usan varios métodos ampliamente para ese fin. Los criterios de rendimiento de las cribas más comunes son aquellos que establecen una eficiencia basada sobre la recuperación de material a un ta1naño dado o sobre la masa de material mal colocado en cada producto. Esto conduce inmediatament e a u na diversidad de posibilidades, tales como finos en el producto sobre la criba, gruesos en el producto completamente cribado o una combinación de los dos. U na ecuación de eficiencia a partir d e un balance de masa a través de una criba se puede calcular como sigue: Considere una criba (figura 8.1) sobre la cual hay una alin1entación 1 1 1 de F t h- ; C t h- se derrama de la crib a y U t h-· es la velocidad de descarga ..... de los finos . Sea f la fracción de material arriba del tamaño del punto de corte en la alimentación; e la fracción de material arriba del tamaño del punto de corte en el derrame y u la fracció n de material arriba del tamaño del punto de. corte en la descarga de finos. Se pueden determinar f. e Y u cribando una muestra represen tativa de cada una de tas frac· F toneladas/hr
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' ' ' ' ' ..... ...._. . . ,
---e toneladas/hr '
........
U toneladas/hr
Fºtgura 8.1 Balance de masa en una criba.
'miento de las cribas 1 d en 213
. nes JO
sobre• una del mismo tamaño de abertura d tcriba . l de laboratorio . e la criba in us ria Y asumiendo que ésta sea I 003 eficiente.
El balance de masa sobre la criba es: F=C+U . •
balance de masa del material grueso es: Ff=Cc+Uu
el balance de masa del material fino es: F(l-/)= C(l-c)+ U(l -u).
orlo tanto
e f-u
-=
F
e-u
también U c-f ,_.,-_ _ -. F e-u etaci~n
de miterrat grueso en el d errame de la criba ~ -O(/-~
~
= =fl.c~u) lttte de material fino
(8.1)
en la descarga de
Cribado industria/
214
f
das
0
quebradas, la cantidad de mate..
Si no hay aberturas ded or:os usualmente es muy bajo Y se puede rial grueso en la descarga e . , (8 3) asumiendo que esta · lificación de la ecuacion · obtener una sunp _O) en cuyo caso la fórinula para la recu. es de hecho cero (o sea u ' p~ración de finos Y para la eficiencia total se reduce a
c-f E= . c·(l -f)
(8.4)
, t·1· ucho e implica que la recuperación del nlate.. Esta f ormu 1a se u 1 iza m 1 rial grueso en el derrame sea 100% ·
Las fórmulas como la derivada son aceptables para evaluar la e~ciencia de una criba bajo diferentes condiciones. operando con la mis·
ma alimentació11.
. embargo éstas no dan un ''alar absoluto de la eficiencia, ya Slll ' ., u li que no hay tolerancia por la dificultad de la separac1on. _na a, ~entación compuesta principalmente de partículas de un tamano prox1mo al de la abertura de la criba, ''material de malla próxima'', presenta una separación más difícil que una alimentación compuesta principalmente de partículas muy gruesas y muy finas con una abertura de criba inte1·1nedia entre ellas. Por esta razón, algunos criterios de eficiencia se basan solamente en el material de malla próxima (tamaño próximo) 2 en la alimentación. Para expresar el rendimiento de una criba y un clasificador sobre una base unificada, se introdujo la Norma Australiana, A.S. 1634-74. 3 que se relaciona con la presentación de los resultados de las pruebas. Sigue muy de cerca a la n-orma internacional de métodos recomen· dados para la presentación de los resultados del rendimiento de los clasificadores por gravedad, los que se estudian en el capítulo 11. La curva de partición para la separación se dibuja trazando el coefi· cien te de partición, definido como el pareen taje de cada fracción de la alimentación que se presenta en el producto grueso, contra el tamaño medio geométrico sobre una escala logarítmica. (Para partículas que m~· dan ?e - 125 + 63 µm, el tamaño medio geométrico es 125 X 63). La figura 8.2 muestra las curvas de partición ideal y real. El _tamaño de separación se obtiene con el 503 de probabilidad, es decir, el tamaño en el cual una partícula tiene igual oportunidad de reportarse al producto grueso o al producto fiino.
-J (
La eficiencia de la separación se evalúa de la pendiente de la c\11'9
va. ~~ agudeza de l~ separación se basa en el 2 5, 5 o y 7 5% de IOS coef1c1entes de partición y se define como la relación de tamalCJI
p.en
. ¡ it'nto de las c:rilJas
d11 1
215 100
Ideal
o
o
.. o
Real
IC
co
E co 50 ..... ....Q) .o orJ'J
----- ----- --
co .... ro
o...
Ot::::====~~~....L_--~~~~Tamaño de separación Tamaño --
Figura 8.2 Curva de partición.
corr~spondientes al 75 y 50% y 50 y 253 de las probabilidades, respectivamente. De acuerdo con la observación de Adorjan,4 ésta es una selecció11 desafortunada, puesto que la separacjón perfecta de un error de partición de una unidad. Una medida más significativa sería el error fracciona! probable de la separación, es decir, las diferencias entre los tamañ<)S correspondientes al 75 y 503 ó al 50 y 253 de las probabilidades, expresadas como un pareen taje del tamaño de separación. Además ésto permitiría la comparación del rendimiento de la criba o ~lasificador a diferentes tamaños de separación, pero no daría error e partición para una separación perfecta.
factores que afectan el rendimiento de la criba La efectividad de la criba siempre debe estar acoplada con la capaya que ésto siempre es posible por el uso de una baja velocidad ~mentación y un tiempo de cribado muy largo para efectuar una
ción casi completa. En la práctica, la economía dicta que se de~r velocidades de alimentación relativamente altas, lo cual reduce empo de permanencia de la partícula sobre la criba y frecuen temenduce una capa gruesa de material, a través del cual las partículas deben viajar hasta la superficie de la criba. El efect? .net~ es la ión en la eficiencia. La alta capacidad y la alta ef1c1enc1a s~n ientos opuestos para cualquier separación dada y se necesita
venio para lograr el resultado óptimo. A una capacidad.~eter , la efectividad depende de la naturaleza de la operac1on de
Cribado industrial 216
cribado, es decir, de la oportunidad total de que una partícula pase a través de la criba una vez que ha llegado a ésta. La probabilidad total de paso de una partíc~la es el
produc~~ del
número de veces que una partícula golpea la criba Y la1probabihdad de su paso a través de la criba durante un solo contacto. . Al igual que la velocidad de alimentación, un factor importante
que determina el número de saltos que una partícula realiza sobre la criba es la velocidad de vibración de la misma. Se hacen vibrar las cribas para aumentar su eficiencia, ya que se reduce el cegamiento y se induce la segregación del material de la alimentación, lo cual permite que los finos pasen a través de la capa de alimentación hasta la superficie de la criba. Sin embargo, una velocidad de vibración demasiado alta reduce la eficiencia en los saltos que la partícula realice en la criba, arrojándola tan lejos que realice muy pocos saltos. En general, se pueden usar velocidades de vibración más altas, con mayores velocidades de alimentación, ya que el lecho más profundo de material tiene un efecto de ''amortiguamiento'' que impide el rebote de las partículas. Existen muchos factores que afectan la posibilidad de un paso in· dividual a través de la criba una vez que la partícula la ha alcanzado. El á~gulo de aproximación y orientación de la partícula hacia la criba son l!l1portan.tes; mientras más cercano esté el ángulo de aproximación a la ;perpen~1cular, tanto mayor será la oportunidad de paso para la pa:t1cul~. S1 la forma de la partícula no es esférica, entonces algunas or1entac1ones de la partícula presentarán una pequeña sección transver· sa~ para el ~aso Y algunas una gran sección transversal; por ejemplo, la ~1c~ se criba extremadamente mal, sus cristales planos como placa,
ten en a ''cabalgar'' sobre las aberturas de la criba , La oportunidad de pasa t é d · orcentaJ·e de , b. r a rav s e la abertura es proporcional al area a zerta en el m t · 1 d . P como la relación del á ena e la criba, la cual se define
ª
ficie de cribado Entr rea ,neta de ~as aberturas al área total de la super·
de la criba tant.o ma;segmasdpequ~na sea el área ocupada por el material ' ran e sera la op t ·d 1 alcance una abertura. or uni ad de que una partícU a El área abierta disminuye con lar· con alamabres del mi'smo d', inura de las aberturas de las cribas 1ametro y pa de una criba fina , se deben usar b ra aumentar el área abierta
gil a la criba. Esta es la
princi;a~m r~s muy delgados, lo cual hace~ 1
pen el lugar de las cribas en lo t razon para que los clasificadores oCU' s amaños de ab · 185 más grandes áreas abiertas de 1 .b ertura fina. Debido a as cr1 as gruesas, la capacidad es ,,IJ
dim ;e11 to de las cribas 217
de que_ la de las .c~ibas finas Y, en general, la velocidad de alimen·ón n1áx1ma perm1s1ble es aproximadamente propo . d., de las aberturas. rc1ona 1a1 iame· d. Probablen1 en te el factor más importante que d t . e errn1na e1 ren 1·ento de la criba sea la naturaleza del material de alimentación. La 1 ciencia es n arcadamente reducida por la presencia de partículas de año cercano al de la abertura; estas partículas tienden a "obstruir" "cegar" las aberturas, reduciendo el área abierta disponible y frentemente se presentan dentro de la fracción gruesa. Con frecuencia es un problema en las cribas que funcionan en circuito cerrado trituradoras en las que ocurre una per1nanencia de material de alla próxima'' que reduce progresivamente la eficiencia. Muchas es en estos casos se usan cribas que tienen aberturas ligeram ente s grandes que la abertura de descarga de la trituradora pe1·1nitiendo que este material pase hacia los finos de la criba. Taggarf da algunas probabilidades de paso relacionadas al tamaño la partícula, las cuales se muestran en la tabla 8.1. Los valores relanan la posible oportunidad entre mil de paso ilimitado para una ícula esférica a través de una abertura cuadrada , Y da el número bable de aberturas necesario en la serie para el recorrido de la parula a fin de asegurar su paso a través de la criba. Se puede ver que edida que el tamaño de partícula se aproxima al de la abertura, la rtunidad de paso disminuye muy rápidamente. . , . La cantidad de humedad presente en la alimentac1on tiene un ma.r. . d e 1cr1·b a d o, lo mismo que la presencia efecto sobre la efic1enc1a Tabla 8.1 Probabilidad de paso.
IUl«ción de tamaño de
f!!.11cula a tatnaño de abel'tura
Oportunidad de paso por J ,000
998 980 810 640 490 360 :!50
140 7
8
.9
95
82
40 9.8 JO ().1
O O<>I
Número de aberturas necesarias e11 el reco"ido l
,
-,
-, -, ~
•
~
7 1~
., " -1()() ~()Ü
- 1()°' l l)fl
Cribado industria/
218
de arcillas y otros materiales pegajosos Jos cuales se deben eliminar al principio de la ruta de tratamiento (capítulo 2 ). Las alimentaciones hú111edas criban mal ya que tienden a aglomerarse Y obstruyen las aber. turas de la criba. El cribado siempre se debe realizar sobre material perfectamente seco o mojado, pero nunca sobre material húmedo. Si el único criterio es Ja eficiencia del cribado, entonces el cribado en mojado es siempre superior; los tamaños más finos se procesan, los fi. nos adheridos se lavan de las partículas grandes y la crib a se limpia por el flujo de la pulpa. No existen problemas de polvo; sin embargo, hay el costo del desaguado y secado de los productos y en muchos casos éste es tan alto, que se prefiere el cribado en seco, con todo y sus deficien•
c1as.
TIPOS DE CRIBAS
Existen mucl1os tipos diferentes de cribas industriales 6 las cuales pueden ser clasificadas como estacionarias y móviles. '
Cribas estacionarias
Parrillas. El material muy : . parrilla la cual e f .~rucso generalmente se criba sobre una
gruesas' paralel~s ~~~c~~1~a e~as s1mpl:, consiste de una s~rie de barras ~n bastidor. Alg~nas parrillas emplean cadenas en lugar de b
ayuda::~scias~rfc:~~~
sa~~d1das ~ibradas
nicamente para son .º mecá· (figura 8 3) El uso , , cion Yauxiliar a el1m1nar los gruesos · · mas comun de las -11 minerales es para c1asifi'car , . ~arri as en el procesamiento de e . . . . 1a a 1imentac1ón del dora primaria tiene un p rod ·t d as pr1mar1as. S1 la tntura· 0 1 se pasa sobre una parrilla co uc e O cm , entonces la alimentación rras para ''escalpar" o n un es~aciamiento de 1O cm entre las ba· remover los finos Las barras de una parrilla u . de 20 a SOº rr1ientras m, sualn1entc están inclinadas en un ángulo , · as grande la · i · ., 1a descarga, pero menor se , l r· . inc inac1on, tanto más grande es . b·. d ra a e ic1encia L ¡· . ªJº e la ¡1a1·rilla eti dJ·r . · . · a irnentación cae hacia d ,. 1 ccc1on de las b· . . L1c1r a ol)strucció11. La obst _., a1r,1s para ayudar al flujo y reme 11 t e so bre los micmb1·os t .ruct, ion es u n pro b lema mayor especiar ._r_ · ransvcrsal '\ · d ' JUiltas las barras. Las b·trr l: s L' la parrilla que mantienen v,~rsa, l ¡J1r¡11n1dal · . ' as gener·1Im \ t · para 111· • . , en e tienen una secc1·o'n trall5" t, in11n1zar la l icu1as han entrado entre ell o )Strucción una vez que las ,,,. as.
ª
ª
·µos de cribas 219
Figura 8.3 Parrilla vibratoria.
El tamaño de la part ícula cribada en parrillas puede variar de 20 11asta 300 mm. La capacidad , h asta 1 000 t h - 1 , es proporcional 1área. Cribas curvas. Las cribas estáticas tales como la criba curva Dutch l\ft'\
ta~es Mines (D. S.M. ) y su última versión , la Dorr Rapifine , han ganado
pida acep tació n en la industria de los minerales, por la razón de cri-
muy fino en húmedo . La crib a curva (figura 8.4) tiene un tamiz curvado compuesto de arras horizontales en cuña. El lodo de alimentación entra tangencialente a la cara superior de Ja criba y fluye hacia abajo de la st1perficie dirección perpendicular a Jas aberturas entre las barras en forma cuña. A medida que la corriente de lodo pasa por cada una de las
uras se desprende una delgada capa que se dirige al lado inferior
la criba. De acuerdo a Fontein, 7 las partículas de casi el doble del or de esta capa son arrastradas junto con la fracción fina: las ~ar
las mayores de este tamaño pasan a través de las aberturas a medida
más grande se proyecta hacia el interior ~el líquido ~ue • • SObre la ranura. El espesor de la capa des~rend1.da ~s func1on , eramente, del espacio entre las barras Y una 1nvest1gac16n demos111 Parte
Cribado indz~ stria/
220
Alimentación
L---1
~
I I
,, ,, /
/
I
Superficie de cribado
'
I
'
•1 1
' \
'',
\
\
-----\
''
Compartimientode gruesos
' ',
Compartimiento -1-~·-\----t--de finos
Figura 8.4 Criba curva.
tró que el espesor de esta capa es del orden del 25% d el ~cho de la ranura. s Por lo tanto, en general, se produce una separac1on a un tamaño aproximada1nente equivalente a la mitad del espaciado de las barras y de ese modo habrá poca obstrucción de las aberturas. Una separación se puede realizar hasta 50 µ m y las ca pacidades de las 1 3 cribas son hasta de 180 m h- por cada metro cu adrado del área de la criba y se construyen unidades simples para manejar 450 m 3 h- 1 . Uno de los problemas asociados con la criba curva D.S.M. es que mien tras ocurre la separación sobre la cara de la criba, la delgada capa de pulpa, que l1a p asado a través de las aberturas, tiende a continuar hacia abajo del lad o de atrás de la t ela, lado convexo y se mantiene sobre ésta por un ''efecto de pared'' . La criba Dorr Rapifine incorpora un golpeteo periódico a la criba para desalojar las partículas adheridas. mientras qu e la criba Bartles CTS,9 tiene una serie de pliegues en la parte de atrás de la tela para separar la pulpa adl1erida. Una última versión usa una tira plástica adherida para este propósito. La unidad tiene una etapa primaria, seguida por una etapa de barrido (figura 8.5), la cual produce un prodltcto grueso más limpio. La capacidad a un taJ111ño de separación de l SOµm, es alrededor de 26 1n3 h-1 por cada metrO de ancho de la criba.
os de cribas 221 Alimentación
l
- - - - - - t . . - - ''Pliegues''
e
o
Sobretamaño
'1
l Subtamañ o
Figura 8.5 Criba CTS Bartles.
~s ?ribas curvas tie11en una importante aplicación en la molienda
c1rcu1to cerrado de menas de mineral pesado. La sobremolienda de minerales pesados, que ocurre cuando se usa la clasificación conve11nal, se reduce por la combinación de los clasificadores y las cribas
rvas. º La criba Hukki (figura 8.6) emplea una combinación de clasifica1
11
n Y cribado y se usa en los circuitos de molienda. Consiste de un ipiente estacionario abierto con una sección superior cilíndrica y abase cónica. La sección superior inclt1ye una criba cilíndrica . La alintación entra centralmente por la parte superior y se distribuye den. de la criba cilíndrica por medio de un mecanismo de 1·otación de a velocidad. El agua de lavado se introduce en el interior de la secn cónica. Los finos pasan a través de la criba cilíndrica que consiste ,...., en forma de cuña, hacia un colector de lavado, mientras qt1e lacción gruesa se descarga a través del ápice.
ID6viles
~s rotatorias. Uno de los aparatos de cribado ~ás .viejos es el (f&gura 8.7), que es una criba cilíndrica giratona hgerarnente • que se puede usar en seco o en húmedo.
Cri bado industria¡
222 Alimentación
Cribadora
I
1 1
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1
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1 ' ' 1 ' 1 1 1 1
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Subtamaño ll--~ :-: __;.:, : - - ... - ,1 1 Agua 1--~~ \ 1 r \
1 1
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Placa rotatoria
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.,.,,,
1
-1r1-¡
{
1
IJ
11 1
', 11 / \
\lJ /, ,..
Sobretamano
FiRura 8.6 Criba Hu kki.
Figura 8. 7 Criba Trómel.
El material entra por un extremo del tambor; el fino pasa de las aberturas de la criba y el grueso sale por el extremo op Los trómel, como el que se muestra, se fabrican para en rios productos clasificados por tamaño. El principal probl las cribas se desgastan rápidamente , debido a que el total de Ja ción debe pasar a través de ellas. Los trómel están dispuestos en serie: las cribas más groe gan sus finos dentro de otros de mallas consecutivamente m embargo, este método requiere una gran cantidad de espac·
·pos de cr;bas 223
El problema del desgaste inne . , cesar10 sobre el t , 1 l e supera en e tromel compuesto E . rome de criba fina s . · ste tiene una se · d ·li céntricos, con la criba más gruesa ne e c1 ndros con, . en e1 centro de ma ciót1 mas gruesa se elimina Primero L d ' nera que 1a fracla dificultad para observar la falla es:ent~ja d~ este aparato es 1 reemplazarlas cuando se desgastan P~r cas c~tb~s inte?ores Y es difícil .J1m1ta . do. · onsigu1ente tienen un uso muy
dª
Los trótnel m anejan material desde 55 h . mm asta 6 mm y aun se pued,en mane1ar t amaños _más pequeños bajo condiciones de cribado en hui:nedo. Se usan amphamente en la molienda de arena y balastro y todav 1a se ven en algunas pocas plantas de lavado de menas. Aunque los trómel son baratos, fuertes y libres de vibración tieen poca capacidad, puesto que solamente parte de la superficie de la riba se usa parte del tiempo y se obstruyen muy fácilmente. Se tiende ree1nplazarlas por una u otra de las cribas del tipo de sacudidas o viratorias. C1·ibas de sacudidas. Las cribas de sacudidas tienen un movimiento eciprocante inducido mecánicamente en dirección horizontal; están ontadas horizontalmente o con una ligera inclinación. Trabajan a na velocidad de 60-800 golpes/min y encuentran su mayor aplicación orno cribas graduadoras para alimentaciones clasificadas por tamaño elativamente grande, hasta alrededor de 12 mm. Se usan mucho en co para la preparación de carbón, pero se usan poco en las menas etalíferas abrasivas. C1·ibas reciproca11tes. Las cribas reciprocantes .ernple~ ,un rnoviiento gi1·atorio horizontal hacia el extren10 de alirne~tacion de una ·ba rectangular por medio de un árbol o flecha rot~tor1a d.esbalance~. a1re d e d or d e 1,OOO rev min-1 · El movimiento circular hor1a que grra . ntal en el extremo de la alimentación dism1n.uy.e gradul'ahnt. entef~ , , . hasta un mov1m1ento e ip ico y laves de la longitud de la maquina,. t línea casi recta en el almente l1asta un movimiento reciprocan e en Je.tremo de descarga (figura 8.8). d la alimentación extiende El movimiento circular en el extr~m~ de lo ancho de la superficie ediatamente el material a través edo do un solo punto. Este mol "b , Iimentada es e d .ª en a, aunque esta es a . , n estratifica el material, causan o iento circular horizontal tam b1e 11 de la criba. A medida que e 1os fimos se asienten ab aJO · contra lama d l rr· . de la criba entra al area e lllaterial viaja a lo largo de la supe tete d )mente en el extremo . iento de cribado que disminuye gira .ubaado de las partículas de dtscarga. Esta acción reduci"d8 yuda a cr1
ª
ª
,
ri!Jad<> i11ill1strfa/
24
Figwa 8.8 Vista en pll111ta de la criba recii1rocante.
· 1 d,, la criba La criba está ligeran1ente i11clinada y 111a11 a pr 6 x1111a a a e , ". . alguiias ribas co111 rci·1lcs tie11e11 cl1a1·olas o a1·t~sas de. bolas deb~Jo ti;. la ci·iba: las l>olas elásticas co11t'i11ad~1s e11 es,1s ban?eJ~S so11 flexionadas ~ 011tra la tira biselac.ia por el i11ovi111ie11to de la 111aqu1na Yrebotan co11tii1t 1a111e11tl' co11tra la n1alla fi11a de la criba, 1·edt1ciendo así la obs· trucci611. Estas cribas se usa11 principal111e11t~ e11 seco para la separación fina d n1at 1·ial s 1igeros de 1O n1111) 11asta 250 µin y algunas veces hasta .... 40
µ111.
O·ibas gi1~ato1·ias. Este tipo de criba, la cual imparte movimiento 1és de toda la tela de la criba se usa ampliamente para giratorio a tra\ ....... las aplicaciones de cribado t1no hasta 40 µ111, 1 en húmedo o en seco. Los co111pone11tt;S básicos consiste11 de t1n juego (nido) de cribas que se apo)1 a sobre u11a inesa montada en resortes sobre una base; por de· bajo de la 111esa, está tin 1notor suspendido con dobles extensiones de flecl1a, qt1e i111pulsa11 los pesos excéntricos, y al l1acerlo efectúa elmo· ''imie11to giratorio 1101·izo11tal (figt11·a 8.9). El movin1iento vertical se in1pa1·te poi· los pesos del fontio~ los que l1acen girar la masa móvil al· I·ededor de st1 centro de gravedad, produciendo sobre la criba un mo'1imie11~0 _inclina?º ci~ct1lar y los pesos de la parte superior producen el n10, 11111e11to giratorio l1orizontal. · Co1110 ei1 la c1·iba !"eciprocamente, las charolas con bolas se ajustar1 d~bajo del conjunto de la criba para reducir el cegamiento u obt trt1cc1011. 1
~a figura 8.1 O inuestra unas cribas giratorias que clasifican (>xidº
de z1n(.; por ta111a11os en una plan ta en Bélg· ..
er1ºbas 1:1'b ratorias.
ica. Las cribas vibratorias son las máquinas de~ b~do más unportantes para las aplicaciones en el procesamieatOd~ minerales ( 12, 13). Manejan n1ateriales de 25 cm en tamai\o h SO
fip t]S de
t·1·ibos 225 Alin1entaciór1
+
D--
C_ri~adora de gruesos
to- -
__
---
- -
-... -..
--- - -
C~i~~dora rnedié1
Sobretama"'o
-------- ---
1 a. f racci6r1 graduada
__
Cribadora de finos
------------ ---------- ---2a. fracción graduada
Finos
M ot or
1---~~" M esa
Resortes
••
Pesos excént ri cos superiores
Domo de descarga
---- -----r---- ---'-- Base Pesos excé ntricos inferiores
Figura 8.9 Criba giratoria.
1
F...,. S.l O Cribas siJ'atorlas en operación.
226
Cribado industrial
Figura 8.11 Criba vibratoria de doble cubierta.
µm. Su principal aplicación está en los circuitos de trituración donde se usan para manejar material que varía en general, desde 25 cm hasta 5 mm en tamaño. La vibración se induce verticalmente por la rotación de un aparato reciprocante mecánico que se aplica a la caja o por aparatos eléctricos que operan directamente sobre la criba. Estas cribas trabajan con pendientes bajas y necesitan poca altura de paso. En los sistemas de mesas múltiples la alimentación se introduce por la parte superior de la criba gruesa, los finos caen completa· mente hasta las cribas más finas, produciendo así una variedad de fracciones clasificadas por tamaño (figura 8.11 ). Las cribas vibradas eléctricamente, tales como la Hummer (figura 8.12) operan con un movimiento de alta frecuencia de muy poca carre· ra, creado por un magneto móvil que se activa por corriente alterna. El vibrador electromagnético está montado sobre la superficie de cribado y conectado directamente a ella. Las cribas eléctricas frecuentemente se 11san para desaguar rne~as finamente trituradas, tales como los productos de arena de los clastfi· cadores de 1'1. planta de lavado (capítt1lo 2). Para el cribado en seco, estas cribas están limitadas a materiales con tamaño me 110r de 12 rnJJl·
. c.Je cribas
fipOS
227
Figura 8.12 Criba Hummer.
Las cribas que más se utilizan para clasificación más gruesa se vibran mecánicamente. Hay dos métodos principales de producir la vibración. A menudo se prefiere el movimiento excéntrico para las alimentaciones más gruesas de 4 cm, mientras que para menos de este tamaño, se usan las poleas desbalancea.das. El movimiento excéntrico es impartido por un árbol que está soortado por un montaje de brazo lateral, produciendo una carrera cirular. La figura 8.13 muestra un montaje típico de la flecha de un
,
.
1 del ensamble del árbol excentnco. F ...ra 8.13 Sección transversa L..
Cribado i11dustrial
228
extremo de una criba de doble cubierta. En el diagraina se ve la flecha de acero l ); baleros de rodillos de auto-alin~amiento para trabajo pe. sado 2) con collar de bolas interiores presionados so?re la flecha y collares de bolas exteriores n1ontados dentro del bastidor de la caja de acero vaciado 3 ); sellos de laberinto 4) que dan protección a las cajas de los baleros y evitan que Ja arenilla los a lean ce; volante contra -balanceado 5 ), el cual, junto con el nlontaje de brazo lateral, ba. lancea el cuerpo de cribado~ placas laterales del cuerpo de cribado 6): cubierta de tubo de acero sin costura 7) con tapas de acero vaciado que aseguran el alineamiento positivo del balero Y el espacio exacto entre las placas laterales~ tiras de empaquetamiento 8) que acoplan los ga11chos de los bordes de las seccio11es de la criba, las cuales se tensionan por per11os que pasan a través de la placa lateral: tablas de refuerzo transversal 9) remachadas per1nane11temente a las placas la· terales para dar rigidez a la criba. Las máquinas de cribado grueso del tipo que aparece en la figura 8 .11 se conocen como ~'cribas de flotación completa'', puesto que las partes móviles de la criba flotan enteramente sobre montajes de hule, permitiendo una libertad absoluta para desarrollar la acción máxima de cribado. Esta libertad permite que la criba se ajusta ella misma a va· riadas condiciones de la carga de manera que la acción total se concen· tra en la separación eficiente del material. La vibración en los grados de cribado más fino frecuentemente se produce por pesos o volantes desbalanceados sujetos a la flecha de im· pulso. Una unidad típica se muestra en la figura 8 .14. Consiste de una pesada flecha maquinada de acero que corre dentro de una hilera doble de cojinetes de bolas y una pesada placa remachada en línea recta a la estruc;tur~ principal de la criba. A la mitad de la flecha ajustan dos pesos excentricos los cuales, cua11do giran a velociad correcta produ·
Figura 8.14 Unidad 'b t · vt ra or1a de peso desbalanceado.
229
Figura 8.15 Unidad de volante desbalanceado.
cen una suave vibración positiva, operando con igual intensidad sobre la ma11a de toda Ja criba. En el sistema que aparece en la figura 8.15 la flecha está balancea-
da, pero los volantes en cada extremo de la flecha están desbalanceados. La flecl1a Y los baleros están enteramente encerrados dentro de un tubo protector el cual está sujeto al lado de la caja de la criba por iezas fundidas de acero soldadas. La amplitud de la carrera se ajusta gando o quitando elementos de los pesos remachados a los volantes ntro de los anillos. La u ni dad vibradora de cartt1cl10 se sujeta r ígiente a la caja de la criba y el montaje total está montado sobre rtcs envolventes de alta resistencia y baja rigidez (figura 8.16). vibrador ge11era un movimiento elíptico, inclinado hacia adelante, el extremo de la alimentación; un movimiento circular en el centro un movimiento elíptico, inclinado hacia atrás en el extremo de desa (figura 8.1 7). El movimiento hacia adelante e11 el extre1no de la entación sirve para mover rápidamente el material grueso fuera de IOna de alimentación para mantener una capa de tnaterial tan delcomo sea posible. Esta acción facilita el paso de los tinos que se n por completo en el primer tercio de la longitud de la criba. A ida que la capa de gruesos se adelgaza, cerca del centro de.la c_rib~, Vimiento cambia graduahnente el modelo circular para d1sm1nurr idad del viaje de los sólidos. En el extremo de ~a descarga, los s Y los rnateriales de tamaño próximo al de la cnba se someten to crecientemente retardado del movimiento elíptico hacia atrás.
Cribado industrial 230
Figura 8.16 Criba vibratoria de volante desbalanceado.
Alimentoi--Elipse ,____ Círculo
~
1- - ,___ _ __
superior Tamaño próximo
Figura 8.1 7 Movimiento de la criba vibratoria.
Esto permite que el material de tamaño próximo tenga más tientPº para encontrar las aberturas en la tela de la criba. . la En la mayor parte de las cribas, la energía se gasta al cambiar el dirección del movimiento. En la criba de resonancia (figura 8.18) te bastidor de la criba está dispuesto de tal manera que vibra libre11111:,. entre los amortiguadores de hule conectados a un bastidor pesadO' lanceado por pes?s, te~iendo_ una frecuencia de resonancia. igual a la de las cnbas v1brator1as. A la criba se le imparte mov~1 por una transmisión excéntrica y los amortiguadores de hule res el movimiento de la criba y ahpacenan energía, la cual de nuevo munica al bastidor activo. Cualquier movimiento que se le dé a
231
Figura 8.18 Criba de resonancia.
se tr~ri smite al
bast~d~r
de balanceo el cual está apoyado sobre co'ine-
~ua ~· en lugar _de desperdiciarse, se trans1niten
de nuevo al bastidor
e cnbado haciendo mínimas las pérdidas de energía. Además para ahn~cenar energía el movimiento brusco de retorno de la cubierta pro-
ducido por Jos amortiguadores imparte una enérgica acción a la cubierta Y ayuda a obtener un buen cribado. Hay dos principales requerimientos que se deben cumplir para el 'Cribado eficie nte de los materiales finos. El primero es el transporte de las partículas hasta las aberturas de la malla y su presentación en variadas posiciones como sea posible. El segundo es asegurar que Partículas pasen por las aberturas de Ja malla sin obstrucción. En la ........·ca estos son requerimientos conflictivos; el primero requiere frecias de vibración de alrededor de 20 a 50 Hz, mientras que para la obstrucción cegamiento de la criba, se necesitan frecuencias 0 10 a 30 KHz.14 Se han introducido varias cribas vibratorias de doble ncia las que se solicitan para producir eficiencias y producciones Ibas (15-17). Las cribas vibran por dos ~otores: uno montado e~ '" "ººde la alimentación que corre a baJa velocidad Y alta an:1phel otro en el extremo de la descarga que corre a alta velocidad
amplitud.
Cribado industria/
232
......... ....... .,.,.. '· A. • ... ~
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El clasificador Mogensen opera sobre el principio de que hay una probabilidad definida y cuantificable de que una partícula pasará a través de una abertura más grande que el diámetro máximo de esa partícula.18 En contraste con el concepto convencional de cribado, se permite que el material caiga libremente a través de un sistema de cri· bas inclinadas y oscilantes de las cuales todas tienen un tamaño de malla más grande que la partícula mayor que se va a tratar {figu· ra 8.19). La capacidad es tal que un rer·dimiento de cribado particular se puede cubrir con una máquina qut ocupe una fracción del espacio necesario con una criba convencional y la obstrucción y el desgaste se reducen considerablemente. La criba de probabilidad giratoria (figura 8 .20) se desarrolló para la extracción de finos del carbón bruto húmedo, del cual ha habido un incremento general en los últimos años debido principalmente al uso creciente del rocío de agua para cumplir con los reglamentos máset trictos para control de polvo en las minas subterráneas. Esto ha dif.,uitado la separación de finos por los métodos convencionales. tasen,,_ de vibración estándar con aberturas de malla de alambre tejido - 6 mm Y menores se obstruyen rápidamente debido a la acumulac~ finos húmedos y los desarrollos en el diseño de cribas cons · de cubiertas Yauxiliares de cribado sólo han tenido éxitd limitado fllJ vencer este problema. •
fipOS efe cribas
233 Cejo de cngrana1es con 1educción por 10101110 s1nf 1n impitlsor de la
mesa
~f------ Acoplador de velocidad variable
do 81;montac16n Mess grra torra do -----i alirnentacrOn zsp.~ta
eo espiral -
•
-
_
can,psna de cr rba<.lo - -
-+-t - -
Puer tas de f--i-Hi-_ acceso lateral
~ ubier ta cribadora·
TOl\ a de derrame ~
~1esa rotatoria colectora de produc tos
.
V--*1+-- Montaje impulsor de
~n
la mesa de descarga
\ Tolva de desca rga ,,,.,,_,
F igura 8.20 Criba de probabil1aad rotatoria.
La criba de probabilidad giratoria, desarrollada por el Centro de ~vestigacíón y Desarrollo de la Minería del NCB, (en ingiés NCB 'sMin1ng Resea1·cJ1 and Development Establisl1ment ), evita el uso de mallas de abertura tina y rest1elve el problema de obstru cción de las cubiertas de cribado. Esta criba consiste de una cubierta de criba circular horizontal montada sobre una flecha giratoria vertical provista de un impulsor de locidad \'a1·iab le. La superficie de cribado está completamente for' ""da de barras de acero inoxidable de pequefío diámetro , radiales a ~a masa central. Una distribución circular unit..01·111e del material de lirnentación a la cubierta de la criba se realiza por medio de una mesa ealimentación giratoria con un arado o zapata estacio11aria en espiral ontada sobre ella. las partículas más finas pasan entre las barras giratorias mientras ue. el material más grueso se descarga alrededor de la perifería de Ja terta por la acción centrífuga. Ambos productos se acurnu lan so?r.e ase~nda mesa giratoria, donde se mantienen sepa.radas por una d1v1Cilíndrica y se descargan por las zapatas. El ?1se~o con1pleto~ de cn~a es tal que el material avanza ya sea por ca ida 11 bre o.Pº!' ~csa1ento directo sobre una superficie lisa horizontal. EJ pr1nc1~10 dt' 0 Peración se basa en la probabilidad mayor de que las part 1cuJas s~nas Pasen a través de aberturas re la tivam en te grandes entre Jas baKiratorias.
Cribado indttstrfa/
234
Una característica importante de la criba es que el tamaño d e criba. do efectivo depende de la velocidad giratoria, la que se puedP. regular ma11ual o automáticamente. La principal aplicación de esta criba se presenta en situaciones don. de la habilidad para manejar material difícil de alta hume dad es de mayor importancia que la separación exacta de tamaño. Tal es el caso de la extracción de finos secos en el tratamiento de carbón. La fracción gruesa generalmente se trata por separación gravimétrica p ara extraer los minerales incombustibles relativamente pesados y las pizarras, mientras que la fracción fina después se mezcla con la fracción tra tada para obtener un producto con el contenido de cenizas requerido. La criba proporciona un medio de controlar continuamente la cantidad de finos extraídos de acuerdo al contenido de cenizas del carbón bru· to, de manera que los constituyentes tratados y sin tratar d el carbón mezclado están disponibles en las proporciones necesarias. La capaci· dad de una cubierta de criba de 2 .4 m de diámetro es alrededor de 1O~, t h - i cuando maneja carbón bruto de menos 19 mm y una separac1on de alrededor de 4 mm. Superficies de cribado ~l tipo de superficie de cribado que se escoja para un rendimiento part1~ular dependerá de la abertura necesaria Y d e la naturaleza del
trabaJo. . de hºPara trabajo muy pesad 0 con 1as parrillas, se ajustan rieles o barras ierro o acero paralelas separadas a distancias fijas La placa perforada se usa p h · ''escalpado '' de trab · d ara mue os propósitos. Las cribas de ajo pesa o frecuent turas circulares cuadrad Al em ente usan placas con aber0 aberturas :anuradas para t~:baj;~:ª~.veces se usa placa perforada con
Las cribas de cubierta de barras f jo pesado entre 3 y . recuentemente se usan para traba· 25 desde los tonelaJ· es de m1~' espe~1,almente en la extracción de flJlOS · . a imentac1on de 1 t . circuito abierto cer d La as r1turadoras pesadas en 0 ra º· s barra d en su lugar Y se mantiene fi s e acero templado se sujetan n rrmemente med· ul, mo Id eado. Las barras de iante espaciadores de h ~ . menor tamaño . una, mientras que las bar se cambian a mano de una en ras mayores de 8 1 . con ayuda de una herramient . . n m de diámetro se ca01biatl · · sum1n1strad por el fabricante. La s cnbas de alambre en t quinas de cribado fino comºlrma.de cuna se utilizan en muchtfJ!IÍ' 0 as cribas ct1 ' rva das. Tales cribas s004~,
ª
ª
r;pos de cribas 235
Figura 8. 21 Criba de alan1bre en forma de cuña.
.
,
t's) t1e11e11 '11·eas abiertas relativame11te gra11des. El perfil en foi·ina de ct1ña (figt1ra 8 .21) n1i11i111iza el cegamiento por la partícula.
Las telas de alatn b1·e tejido~ generalmente construidas de acero . ' acero 111oxidable, cobre o bronce , son las superficies de cribado que n1á .. se t1sa11 especialmente en la escala que se enct1entra en los circuito~ de trituración. E11 el mercado se consiguen varias for1nas de abertt1ras Y tipos de tejido . aunque la 1nalla cuadrada generalme11te se usa para eJ cribado regt1la1mente grueso y la recta11gt1lar para el cribado fino. Las abertt1ras de la criba recta11gular tie11e11 una área abierta más grande que las cribas de malla cuadrada del misn10 diámetro de alambre. El diámetro de alambre escogido depende de la i1att1raleza del trabajo y de la capacidad necesaria. Las cribas finas p11eden tener· las n1ismas áreas abiertas 0 nlás grandes que las cribas gruesas, pero el alan1brc qt1e se usa debe ser el más delgado y por lo tanto 1nás frágil (figura 8.22). . Si se aun1enta el groeso del alambre au1nen~a su resistencia, pero disminuye el área abierta y por lo tanto Ja capacidad ... las telas de criba de abertura rectangular deber1an usarse c~n el lado largo de colocado a través del flujo para una capacidad 1a m a11 a ""á . l . d . 'd . . 11 o ··• Xima . F recuen t emen t e se usan sobre materia que t1cn e a est narse'' en largos fragmentos delgados. . ,. . En l . · superficies de cnba no-n1etal1cas, a actualidad se usan vanas . d .. . lle aum 1 ·da de la criba debido al n1e11or esgasentan grandemente a v1 . b . ·, 1 . El h . tencia excepc1onal a a a ras1011 ule de poliuretano ofrece resis
Figura 8.22 Telas de alambre tejido de diferentes aberturas pero de área abierta similar.
y el impacto, mientras que reduce efectivamente el ruido y es más li·
gero en peso que el tejido de alambre. 19 Ofrece más área abierta que las otras cribas no-metálicas y se fabrica con agujeros que disminuyen gradualmente, más anchos en el f ando que en la parte superior . para reducir el cegamiento. La Renison Ltd., de Tasmania, sustituyó las -cribas de alambre de cuña de acero inoxidable de su circuito de molien· da primaria con telas de criba de barras de poliuretano en forma de cuña y e11contró que la eficiencia fue significativamente mejor Yla vida de la criba alrededor de cinco veces más grande que antes. 10 REFERENCIAS 7
1. Rc<.:ords. 1 • A· Sii.:ving prat:tice and tl1c gyratory scrccn Process Techno'°"' (1973). ,
2. Shergold. 1:. A. y Hoskin"' J R 1-:-1·t·1·, .1·cn ·y 1· · · e-, • ., • ~ e o scrcen1ng opera tions f or r aggre~ates, Tl1e EnKi11eer 202, 25 8 (~gosto 1956 ). 3. Lavcr1ck, M. K.c. Sizc l:lassiticr pcrt'ormancc Mi·~,e & Qu 4 ( · , ,, arry , 33 se pt1c
237 Adorjan. L. ~·· Min<:ral p:occss~ng, Afin. Ann. Rev. 219 0 976). Taggart, A. F., of Minera/ Dressing, Wilcy, Nueva York, 1945 . . 6. Anon ..' SL'FreeJns·Th11e\v D1deSa.Msan~ ne w machines, Mi11i11g Mag., 299 (octubre 1980). J. Font:m· · ;·. ~ · · ~ievcbend, new too! for wet screcning on fine sizes, application 10 coal \\ asher1cs, Second l11t. Coa/ Prep. Congi·ess, Essen, . 1954 8. Stavenger, P. L. Y Rcnolds, V. R., Applications of thc DSM scrcen, Min Cong. J. 48 Gulio 1958).
~:
Hand~ook
9. Btirt, R. O., l·'inc sizing of n1in~rals, Min. Mag. 128, 6 (junio 19?3). !O. Woodcock, J. T., Mineral processing progress in Australia, 1914,Aust. Min. 11 (agosto 1975). 11 . De Kok, S. K., Fine size in miUing circuits, JI. S. A[r. !MM J'burg 76, Spec. Issue, 86 (octubre 197 5). l2. Pritcl1ard. A. N., Vibrati11g screns in tJ1e mining industrv. Mine & Quarry, 9, 46 (octubre 1980}. 13. Pritchard, A. N., Choosing the right vibrating screen, Mi12e & Quarrry, 9, 36 (d1cicmbrc 1980). 14. Adorja11, L. A.. Mineral processing,Mi11. Ann. Rei 225 (1975). 15. Anon., Ne\\' <..'onccpt in ne\V unit, Mi11. J. 443 (nl)Victnbre 22, 1974). 16. Chalk, P. 1-I., Screcning on inclined decks. Processi11g 6 (octubre 1974 ). 17 .•t\dorjan , L. A., Mineral processing, Mi11. A n1z. Rev. 221 (1977). 18. ~fogettscn, I:;- ., A ne\I.' met hod of screcning granular materials, Qttarry Managers. J. 409 (octubre 1965). . 19. Anon , Ne\\' \Vcar-rcsistant surt'ace from U.S. company,Mzn. J. 29 (enero 14, 19 77). 1•
INTRODUCCION La clasificación es un método de separaci611 de mezclas de 1ninerales en dos o más productos teniendo como base la velocidad co11 que caen los gra11os a través de un medio fluido . En el procesam ie11to de mi11erales, general1nente este medio es el agua y la clasificación e11 húmedo no1·1nalmente se aplica a partículas n1inerales que se consi-
deran demasiado finas para ser separadas eficientemente por cribado.
PRINCIPIOS DE LA CLASIFICACION Cua11do tina partícula sólida cae libremente en el. vaci~ ~stá sujeta auna aceleración constante Y su velocidad aun1enta indef1n1dan1en te.
siendo independiente del tamaño Y la densidad. D~ este mo~o un trozo de plo1no Y una pluma caen exactamente a la misma veloc1dad. · el agua éste presenta tina 0 En un medio viscoso tal como el aire , . ' , 1. y su valor aumenta con 1a res1ste11cia al movimiento de la particu ª d 1 ._ · · · entre la fuerza e a gr,1 Vedad Y la fuerza de la resistencia de u1 o.. l cid ad t1nifom1e. ve/0 . , d lante cae a una ve o c1dad temzinal y de ah1 en a : d de la velocidad de des-
La naturaleza de la resistencia d~pen e
. ve porque la capa de can 1 im1ento es sua l nu·so. A una baja velocidad e mov e mueve con él, mientras que e •do en contacto con el cuerpo s 239
Clasificación
240
fluido situado a corta distancia está sin n1ovinliento. Entre estas dos posiciones se encuentra una zona de corte intenso en todo el fl uido alrededor de la partícula descendente. Efectivamente la resistencia total al n1ovilniento se debe a las fuerzas de corte o viscosidad del fluido y por lo tanto se llama resistencia viscosa. A velocidades altas la principal resistencia se debe al desplazamiento del fluido por el cuerpo y la resistencia viscosa es rclativa1nente pequeña: esta resis. tencia se conoce co1no resiste11cia ttJrbulenta. Si las resistencias viscosa y turbulenta predominan, la aceleración de las partículas dentro de un fluido disminuye rápidame nte y la velocidad terminal se alcanza rápidamente. Los clasificadores consisten de una colunzna de separació11, en la ct1al es elevado u11 fluido a una velocidad uniforine (figura 9 .1 ). Las partículas que se i11troducen dentro de la columna d e separación se asie11 tan o ele\1 an dependiendo de que sus velocidades t e nn inales sean mayores o menores que la velocidad ascendente del fluido. Por consiguiente, la columna de separación separa la alimenta· ció11 en dos productos: un der1·an1e que consiste d e partículas con velocidad terminal menor que la velocidad del fluido y una descarga o p1·oducto de g1·ifo compuesto de partículas con velocidad tenninal mayor que la velocidad ascendente del flu ido.
Asentamiento libre El asentamiento libre se refiere al hu ndim ien t o de las partículas en un volumen de fluido que es gran de con respecto al volumen total Derrame (particulas con velocidades terminales V}
t t tt Velocidad del fluido • V
!i i
~
Producto de grifo ( particulas cun velocidad te rm inal
\ti
f"igura 9. 1 Clasií.icador de columna de separación.
. ·os de la clasificación prfricipz 241
de partículas, por lo tan to• .el ap~ñamien to de Partículas es despreciable. Para pulpas de men~ bien dispersas, el asentamiento libre predo·na cuando el porcentaJe en peso de sólido es menor de 15 .1 Jlll Considere una partícula esférica de diámetro d y con una densidad Ds que cae por. gravedad en. un fluido viscoso de densidad Df. bajo ondiciones de libre asentamiento, es decir, que cae idealmente dende un fluido de extensión infinita. Sobre la partícula actúan tres fuerzas: hacia abajo, una fuerza gravitacional; una fuerza flotante (boyante) hacia arriba, debida al fluido desplazado y una fuerza de arrastre D, que actúa hacia arriba. La ecuación del movimiento de la partícula es:
~º
dx' mg-m'g-D=m -dt
donde: m = in' = x = g =
(9.1)
masa de la partícula. masa de fluido desplazado. velocidad de la partícula. aceleración debida a la gravedad .
. al ' dx /dt Cuando se alcanza la velocidad te,~r1111n
o' y por lo tanto
D= (m - m')g.
Por consiguiente
3 =~ 6 gd (Ds-Df). D
(9.2)
, l fuerza de arras t re sobre una partícula . 1 Stokes (2) atribuyo que a . tencia viscosa Y dedujo a ex,. . se debe en teram ente a la res1s es1er1ca Presión. D = 3n
dr¡v~
(9.3)
donde: TJ = viscosidad del fluido.
v = velocidad tei·minal. la ecuación (9 .2) Por lo tanto sustituyendo en n d:s(Ds-Df)
3n W,v = 6 g
gd2(Ds-Df). V:= .
18'7
(9.4)
Clasificación
242 •
e de Stokes.
1
Newton asumió que la fuerza e arras la resistencia turbule11ta y dedujo: 2 2
D == 0.055n c1 v
(9.5)
o¡:
Sustituyendo en la ecuación (9.2) nos da: 3gll(D.
v= -
!
Df
.
(9.6)
Esta es la ley de Newton para la resistencia turbule nta. La Ley de Stokes, es válida para partículas de meno s de 50 µm de diámetro. El limite de tamaño superior es determinado por el número adimensional de Rey11olds (capítulo 4). La ley de Newton se ocupa de las partículas con más de O.5 cm de diámetro. De ello se infiere que existe u11 tamaño it1termedio de partículas, que corresponde a la escala en la que se efectúa la mayor parte de la clasificación en húmedo y a la cual ni11gún antecedente de ley experi.Jnental se adapta. La ley de Stokes (9 .4) para un fluido particular se puede simpli· ficar a: t>= k, d 2 (Ds- Dj)
\9.7)
Y la ley de Newton (9 .6) se simplifica a:
v = k 2 [d(Ds- Pf)]1,
(9.8)
dond~ k1 Y k2 son consta11tes y (Ds - Df) se conoce como densidad efectzva de una partícula de densidad Ds en un fluido de densidad Df Am ba.s leyes muestra11 que la velocidad te1·m in al de una partícula en ttn . de la densidad y del ta· _ fluido part1'cul ar, sol am en te es función mano de la partícula. Se observa que :
iametro mas grande t. e 1 · , a}t 2 s· d . l ne a velocidad te1minal mas . l os partículas tienen el mism 0 d. , ~· . tícula más pesada r 1ametro , entonces lar~ iene 1a velocidad tern1inal más alta. 11
CJ'
Si se tie11e11 dos partícul . diámetros da Y db respecf as n11nerales de densidades Da y Dlt. Df, exactamente a la m· ivanle~te~que caen en un fluido de tsma ve oc1dad de asentamiento,
. 'pios de la clasificación pnrict 243
dades terminales de ben ser las misma . . s Y por cons1gu1ente, de la ley de Stokes (9. 7 ). dal(Da- Df) =db2(Db-DJ)
de donde: da db
Db-Df
!
Da-pf
.
(9.9)
., Esta expres1on se conoce como relación de libre asentamiento de los dos minerales, es decir, la relación de tamaño de partícula requerida para que los dos minerales caigan a iguales velocidades. De la ley de Newton (9 .8) también se obtiene la relación de libre asentamiento de las partículas grandes: da db
-
Db- DJ . Da- DJ
•
(9.1 O)
Una mezcla de partículas de galena (densidad 7 .5) y cuarzo (densidad 2.65) que se están clasificando en agua. Para las partículas pequeñas, que obedecen la ley de Stokes, la relación de libre asentamiento (ecuación (9.9)) es: · 7.5- 1 t 2.65 - 1 - -
=
1.99.
o sea, que una p artícula pequeña de galena se asienta a la mi81:1,ª velocidad que una partícula pequeña de cuarzo, la cual tiPne un diametro J.99 veces más grande. Para las p artículas grandes que obedecen la ley de Newto11 la reJación de libre asentamiento (ecuación 9 .10) es: 7.5 - 1 = 3.94. 2.65-1
p . . lºb sentamiento de las partícu1 or consiguiente la relación de ~e ªNewton es más grande que gruesas que obedecen la ley la le de Stokes. Esto significa
:ás e
diferencia en densidad entre las par
1
Clasificación
244
· 'n en las escalas de tanz aefecto más p1·onunciado sobre la elasz1~~·zcaczo ños mayores. La expresión general para la relación del libre asentamiento se deduce de las ecuaciones (9 .9) y (9 .1 O) como: da dh
Donde: n =
n
=
=
Dh-Df ---Da-DJ.
n
'
(9.11)
0.5 para las partículas pequeñas que obedecen la ley de 1
Stokes. para las partículas grandes que obedecen la ley de Newton.
Para las partículas dentro de un tamaño intermedio de 50 µ1n-O.S cm, el valor de n está situado en el intervalo de 0.5-1.
Asentamiento obstruido A medida que aumenta la proporción de sólidos en la pulpa, el efecto de apiñamiento de la partícula se vuelve más aparente y la velocidad de caída de las partículas comienzan a decrecer. El sistema comienza a comportarse como un líquido pesado, cuya densidad es la de la pulpa más bien que la del líquido portador y en estas circunstancias prevalecen las condiciones del asentamiento obstruido. A causa de la alta viscosidad y densidad de la pulpa a través de la cual debe caer una partícula en una separación por asentamiento obstruido. la resistencia a la ca ida se debe principalmente a la turbulencia creada (3 ); para determinar la velocidad de caída aproximada de las partículas, se puede usar una forma modificada de la ley de Newton (9.8) v=k[d(D.s-Dp)]i,
(9 J2}
donde Dp es la densidad de la pulpa Mientras más baja sea la densidad de la partícula, el efecto de la reducción de la densidad efectiva Ds-Dp será más marcado y taatO más grande será la reducción en la velocidad de caída. De - similar, entre más grande sea la partícula nlás grande será la ción en la velocidad de caída a medida que aumente la de la pulpa
principios de la clasificación .
245
Esto es importan te en el d · _ . t b . l sen o de un l . f. asentamzen o o struzdo reduce el efecto c as1 ica~or; en realidad el . de_ ~amano, en tanto que Esto se ilustra consjderand e ª claszftl'ac·ión. . . o una n1ezcla d , de galena que se as1en tan en u e part 1culas de cuarzo Y na pulpét de de .d d ., derivar Ia re1aczon de ase1ztamie1ito obs . ns1 a 1.5. Es posible (9.12) como: truido partir de la ecuación
au111enta el erecto de la densidad sobr l
,J
ª
da_
dh
por consiguiente en este sistema tia tlh
Dh - Dp
Dti - Dp .
(9.13)
)
7.5 - 1.5 5 22 = 2.65 - 1.5 ~ · ·
De este modo una partícula de galena caerá en la pulpa a la misma velocidad q ue una partícula de cuarzo que tiene un diámetro 5.22 veces más grande. Se compara con la relación de libre asentamiento, calculad a como 3. 94 para la resistencia turbulenta.
La relación de asentamiento obstruido siempre es más gra1zde que la relación de asentamiento libre y mientras más densa la pulpa, tanto más grand e es la relación del diámetro de las partículas de igual asentamiento. Para el cuarzo y la galena, prácticamente la mayor relación de asentamiento obstruido que se puede alcanzar es de 7.5. Los clasificadores de asentamiento obstruido se usan para incrementar el efecto de la densidad sobre la separación, mientras que en l~s clasificad~re.s de asentamiento libre se utilizan suspensiones relativamente diluidas 2 9 Para incrementar el efecto del tamaño sobre la separación (figura · ). ·d d d la pulpa se llega a un punto A medida que aumenta la dens1 a e donde cada partícula mineral esté cubierta solamente con unadd.el. . ce como ar1 na move zza gadª película de agua Esta cond1c1ón se cono ., Y • • 1 l ezcla es una sujpens1on pera causa de la tensión superficta ' m , ondición de fec , ·dos es tan en u na e 1
ª
ie t 1 1·n chocar con , . ltsti n o, pero no puede hacer ?~ masa actúa como un hqu1do -.h._ ltado, permanece en su s1t10. La 'fº más alta que la de la ~~<>so d d espect 1ca Y los sólidos con grave a d ntonces se moverán a una l sóli os e '. a Pueden atravesai:; estos ·scosidad de la masa. idad que se ve impedida por la Yl
Clasificación
246
o
o
•
o
• o o (O)
o
o • o •
(b)
Figura 9.2 Clasificación por a) asentamiento libre, b) asentamiento obstruido.
En un clasificador de columna de separación se produce una condición de vaivén colocando una con tracción en la columna, ya sea por disminución gradual de la columna (ahusamiento) o insertando una rejilla en el interior de la base (figura 9 .3 ). Tales columnas de separación de asentamiento obstruido se conocen como cámaras de vaivén. Debido a la contracción en la columna la velocidad de la corriente de agua introducida es más grande en el fondo de la columna. Una partícula cae hasta que alcanza un punto en el que su velocidad de caída es igual a la de la corriente de agua ascendente y la partícula no puede caer más. Muchas partículas al· canzan esta condición y como res11l tado, una masa de partículas queda atrapada arriba de la contracción y aumenta la presión de la masa. Las partículas se mueven hacia arriba a lo largo de la ruta de menor resistencia, la cual normalmente es el centro de la columna, hasta que alcanzan una región de 1nenor presión de la superficie de la masa asentada o decantada o cerca de ésta; aquí, bajo las condiciones en que estas partículas cayeron previamente, caen de nuevo.
---Agua
f Agua
Figura 9.3 Cámaras de vaivén.
pos de L"lasi.fi<·ado1·es 247
del f d 111 edida que las partículas ·, . on o se elevan tados cae11 11ac1a el interior d por el centro las de 05 e1 vacío re lt ' e11eral at1111e11 ta Y se dice que l su ante. La circulación as partículas e t , . , uje co11stante de las part f cu la . s an en vazven. El em. s en vaivén p d .1rcga~1cnto. el cua l extrae cualquier a '. ro uce un efecto de adl1er1da; entonces ésta de1a la e, P rticula de lama arrastrada ~ amara de va· é erra111e del clasificador i Por c . . iv n Y pasa a través del . ons1gu tente en t 1 1 .. . . pt1e
IPOS DE CLASIFICADORES Se 11an diseñado y construido much t' . cadores. Sin embargo t d , os ipos diferentes de clasi. . ' o os se pueden agrupar en dos grandes pos, dependiendo de la dirección del fluJ·o d 1 . d l e a corriente portara e as partíc.ulas. Los clasificadores de corriente horizontal es con10 .los cla~1ficadores mecánicos, son principalmente del tip~ ~:cntain1ent? .libre Y acentúan la función del tamaño en la clasificion: los clas1f1cadores hidráulicos o de corriente vertical son noralniente. del tipo de asentamiento obstruido y aumentan así el efecto la de11s1dad sobre la separación.
ificadores hidráulicos
Se caracteriza por el uso de agua adicional a la de la pulpa ae alitación, introducida de manera que la dirección de su flujo se onga a la dirección de las partículas que se están asentando. Este 0 de clasificadores normalmente consiste de una serie de columde separación y a través de cada una se eleva una corriente verde agua y allí se asientan las partículas (figura 9.4). Las corrientes ascendentes se gradúan a partir de una velocidad . amente alta en la primera columna de separación hasta una ldad relativamente baja en la última columna, de manera que se obtener una serie de productos en los grifos de descarga, con l.t.fculas más gruesas y pesadas en el primer grifo y las partículas fuias en los últimos grifos. En Ja columna de separación final del --r se derraman las lamas muy finas. El tan1año de cada vaso ~es mayor, en parte porque la cantidad ~e lí~uido que se va incluye toda el agua usada para la clas1ficac1ón en los vasos
Clasificación
248 Alimentación
~
~
Columna clasificadora .......
~..Agua ........ ~ Agua
• Producto grueso
•
Producto medio
•
-..r-1 Agua + Producto fino
Figura 9.4 Principio del clasificador hidráulico.
previos y además porque se desea reducir por etapas la velocidad superficial del fluido de un vaso al siguiente. Los clasificadores hidráulicos pueden ser del tipo de asentamiento obstruido o libre. Pero rara vez se usan los primeros porque a pesar de que son simples y tienen altas capacidades son ineficientes para la clasificación por tamaños y separación. Se caracterizan por que cada columna de separación tiene la misma área en la sección transversal en toda su longitud. El mayor uso de los clasificadores hidráulicos en la industria de los minerales es para clasificar la alimentación de ciertos procesos de concentración por gravedad (capítulo 1O). Tales clasificadores "'son del tipo de asentamiento obstruido difieren de los de libre asen· tamiento en que la columna de separación se estrecha en el fondo para producir una cámara de vaivén (figura 9 .3 ). El clasificador de asentamiento obst1·uido usa mucho menos agua que el de tipo de asen· tamien to libre y es más selectivo en su acción, de bid o a la acción de restregamiento en la cámara de vaivén y al efecto boyante de la pulpa, como un todo, sobre aquellas partículas que rechaza. Puesto que la proporción de tamaños de las partículas de velocidad de caída seine· jante es alta, el clasificador lleva a cabo un efecto de concentración 0 y el producto del primer grifo nor111almente es de más alto grad que el de los otros (figura 9.5).
Este efecto de concentración se conoce como incremento do del clasificador y en algunos casos el producto del primef puede ser bastante rico para considerarse como concentrado. Durante la clasificación, el lecho de vaivén tiende a crecer, para las partículas es más fácil enredarse en el lecho más bien jarlo. Esto tiende a alterar el carácter de la descarga del grifo,
a'
0
fipOS de clasificadores
249
o 4o. Grifo
..----____ o
~
3er. Grif o
2o. Grifo
1 er. Grifo; contiene alta proporción de mineral pesadc
Figura 9.5 Incremento agregado del clasificador de asentamiento obstruido.
q~e
aumenta la densidad. En los modernos lzidroclasificadores de grifos múltiples, la composición del lecho de vaivén es au tomáticarnente controlada. El hidroclasificador Stokes (figura 9 .6) generaJn1cn te se. usa para clasificar la alimentación de los concentradores gravimétncos. d Cada cámara de vaivén está provista en su fondo con un suministro .e agua bajo carga constante el cual se t1sa para mantener una condiClón de vaivén en los sólidos que encuentran su camino hacia abajo Contra el flujo ascendente del agua intersticial. Cada cámara de vaivén acoplada co n un grif0 de descarga el cual está a su vez, .c?nccdo a una válvula sensible a la presión de manera que las cond1c1ones de clasificación establecidas por el operador se puedan controlar txact am ente (fi gura 9. 7). La Válvula se puede operar eléctrica o hidráulican:iente y durante Operación se ajusta para nivelar la presión establcc1da por el mate-
:tá
Clasificación
250
Figura 9.6 Hidroclasificador Stokes de grifo múltiple.
rial en vaivén. La concentración de los sólidos en un compartimiento particular, se puede man tener exactamente constante a pesar de las variaciones normales que se presentan ocasionalmente en la velocidad de alimentación. Por supuesto qu e la velocidad de descarga de cada u110 de los grifos cambia de acuerd o con esas variaciones, pero como la válvula sie1npre está balan ceando esas tendencias de cambio, la det carga tendrá lugar a una densidad casi constante. Para una arena de cuarzo esta descarga generalm ente es alrededor de 64o/o en peso de sólidos, pero es más alta para los 111inerales más pesados. 4 Clasificadores de corriente horizontal Conos de ase11ta111iento. Son la f or111a más simple de el
· qu e no hace otra cosa que separar sólidos de líquidos, o sea líquidos se t1san algt1nas veces como unidades de desaguad
1
fiptlS di! f·la.~fficadrJ1·t .'1
251 Múltiple de agua clara
Lámpara indicadora 1nterrupt or del conmutador
c .......
n
Resorte · cónico
Tar1qu e
--
----
..:..-
-
-
-
-= -
Cámara del diafragma Conducto a presión Múltiple de corriente asce ndente
Cá1nara de
1
=-
oscilación
•
•
Placa oscilante - Vétvula del grifo-~-=
. 9 ·7 Secci6 n a trav é s de una columna de separación · de l11drol·las1f1caclor . . .
•
iones en pequeña escala. Adetnás. frecuentemente se usan en Prin dUst."~ . de agregados para deslamar los productos de arena gruesa. bn cip10 del cono de seditnentación se den1uestra en la figura 9.8. te en!a I~ pulpa hacia el interior del tanque en forma de una codo distribuida , por medio del grifo de descarga S, inicialn1ente · Cuando el tanque está lleno, se con1ienzan a derramar el agua 1antas Y e1npieza a formarse un lecho de arena asentada hasta el nivel que se indica en Ja figura . Si en este movimiento se
abre la vál\rula del grifo y la descarga de arena se mantiene constante a la de entrada, la clasificación por la acción a una velocidad igt1al ..... de la corriente horizontal tiene lugar radialmente a través de la zona D desde el cilindro de alimentación B, hasta el labio de derrame. La principal dificultad en la operación de tal aparato es balancear la descarga y el depósito de arena; virtualmente es in1posible mantener una descarga de arena regular a través de una tubería abierta bajo la in· fluencia de la gravedad. Se utiliza11 m L1chos diseños diferentes para resolver este problen1a. 1 En la figura 9. 9 se represen ta un cono típico de sedin1entación. La máquina consiste ft1ndan1e11talmente en un tanque circular ' suspendido, cuya base que tiene la fo1·1na de un cono truncado y esta cerrada por u11a válvula. La alin1e11tació11 se introduce por la parte superior por medio de un canal. La are11a se asienta en el cono mien-• tras ei agL1a y las lamas derra1nan hacia el interior de un canal penf érico circular. A medida qLte la arena se acumula en el cono, aumenta el peso de la ináquina total. Entonces se apoya en su suspensión y de~.,, abriendo por esta acción la válvula de descarga por medio de \l ~ rra. Cuando la arena se descarga, la máquina se aligera y recu ti posición original, cerrando auton1áticame11te la válvula. La fi&UJ1 representa estos conos en operación en una planta proc grava. Las unidades individuales tienen capacidades hasta i de arena por hora.
253
Figura 9.9 Cono de asentamiento.
Oasificadores niecá11icos. Existen varias formas de este clasificar; en él, t!l 111ate1ial de más baja velocidad de asentamiento es llevado . el derrame líquido y el material de más alta velocidad de asentaJ~nto se deposita e11 el fondo del equipo siendo arrastrado hacia ha contra el fl.11ido líqt1ido, por algún medio mecá11ico . .Los clasificadores mecánicos se utilizan ampliamente en las opeiones de n10Jie11da en circuito cerrado y en la clasificación de los Uctos de las plantas de lavado de menas (capítulo 2). En las tas de lavado, actúan más o menos como aparatos de clasificaPUesto que la niayoría de partículas 110 l1an sido liberadas. por que tienen la n1isn1a densidad. En la molie11da en circuito cerrado en a retornar a] molino las partículas densas pequeñas, causanla sobremolie11da (capítulo 7). En la figu ra 9.11 se muestra el principio del clasificador mecánico. La PUipa de alimentación se introduce en una pileta inclinada Y
a un estanque de asentamiento, en el cual. las partícu~as de ~elo de caída descie nden rápida1nente hacia el fondo de dt~ha pileta. de esta are na gruesa está una zona de arena movedIZa, donde •
Clasificación
2 54
.
., Figura 9.10 Conos de asentamiento en operac1on.
ocurre principalmente el asentamiento obstruido. La profundidad Y fom1a de esta zona depende de la acción del clasificador y de la den· sidad de la pulpa de alimentación. Sobre la zona de arena movediZ 3 se encuentra una zona de material de libre asentamiento, y comprende una corriente de pulpa que fluye l1orizontalmente a través de la parte superior de la zona de arena movediza desde la entrada de la aliJllentación hasta el vertedero de derrame, donde se ex traen los finos. . Las arenas asentadas se transportan hacia lo alto de la artesa in~ nada por medio de rastrillos n1ecánicos o por un tornillo helicoidal E mecanis1110 de transportación también sirve para mantener en sust>elt sión las partículas finas en el esta11que por la suave agitación y cdldº la arena dl!j<1 el esta11que, se voltean por acción del rastrillad.WW' randa así el agua y las lamas arrastradas y aumentando de esa..,.. eficiencia de la separación. Frecuentemente se dirigen chti
fip OS
de clasificador es
2SS
Figura 9 .11 Principio del clasificador mecánico
lavado sobre las arenas que sobrenada11 para quitar las lamas su eltas regresánd olas hacia el estanque. ' El clasificado1· de 1·astrillos (figura 9.12) titiliza rastrillos impulsados por u11 movuniento excéntrico. lo que 11ace que éstos se hunda11 dentro del material asentado y lo mt1evan por t1na corta distancia hacia arriba de la pileta inclinada. Después de sacar los rastrillos y regresarlos al punto de partida, donde el ciclo se repite, el material asentado se e1n puja lentamente hacia arriba de la pendiente hasta la descarga. En e] clasificador tipo Duplex que se nlttestra, un jL1ego de raslri1Jos se mueve hacia arriba mientras el otro retor11a. También se hacen máquinas Simplex y Cuadruplex, c11 lasct1alesJ1ay11noy cuatro montajes de rastriJlos respectivamente. . . Los clasificadores de espiral (figura 9 .13) usa11 t1na e.sp1ra1 co11t1~ua revolvente para mover las arenas hacia arriba de Ja pe11d1ent~. Trabajan con Pendientes mayores que las del clasificador de rast~1llos, en el CUaJ la arena tiende a deslizarse hacia atrás cuando se qt11tan los rastrillos. Las pendientes más inclinadas ayudan al drenado de las arenas dand 0 un producto 1nás limpio . Y seco. L agitación en el estanqt1e eslas rn enor que en el clasificador de rastri·u os, lo cu al es un portante en
ª
~Paraciones de material muy fino .. , 1
.
la calidad de la separación
tarnafto en que se hace la separacion Y Pende de n1últiples factores. . . aumenta la velocidad 6 AJ au1nentar la velocidad de alunentact °~ ai'lo de la partícula arrastre 11orizontaJ, incrementando así e am
1
Clasificación 256
Figura 9 .12 Clasificador de rastrillos.
que sale en el derrame. La alimentación no se debe introducir direc· tamente al tanque del clasificador, ya que ésto causa agitación Y~l 1naterial grueso se suelta o libera de la zona de asentamiento obstro1· do, el cual se presenta después en el derrame. El chorro de la alimen· tación se retrasa distribuyéndolo sobre una platafortna parcialmente sumergida en el agua e inclinada hacia el extremo de descarga de la arena, de manera que la mayor parte de la energía cinética se absorbe en la parte del estanque más alejada del derrame. La velocidad de los rastrillos o de la espiral determinan el grado de agitación de la pulpa y la proporción del tonelaje de arena que~ extrae. Para las separaciones gruesas se necesita un alto grado de.,tación para 1nan tener en suspensión las partículas gruesas en el estsDque, mientras que para las separaciones más finas, se requiere.agitación, disminuyendo así la velocidad de rastrillado. Sin e,,..., es indispensable que la velocidad sea bastante alta para transp partículas gruesas (arenas) hacia arriba de la pendiente. En algunos clasificadores mecánicos, la altura del vert derrame es una variable de operación. Incrementando la altura tedor aumenta el volumen del estanque y por lo tanto se tiempo para el asentamiento y disminuye la agitación duciendo así la densidad de la.pulpa en el nivel de derr efectúa la separación final. De este modo los vertedor•• para las separaciones finas.
f jpos de clasificadore.v
257
.t·igura 9.13 Clasificador de espiral.
La dilución de la pulpa es la variable más importante en la operan de los clasificadores mecánicos. En las operaciones de molienda • • c1rcu1to cerrado, los molinos de bolas rara vez descargan menos 653 en peso de sólidos, mientras que los clasificadores mecánicos ca operan con más del 50% de sólidos. El agua para controlar · ución se agrega en el canal de alimentación o en el interior de la a cercana a la V del estanque. Cuando se añade agua, se dete11nina elocidad de asentamiento de las partículas; el incremento en la ción reduce la densidad del derrame en el vertedor Y aumenta el tamiento libre, permitiendo que las partículas más finas se asienfuera de la influencia de la corriente horizontal. De este modo se ucen separaciones más finas suponiendo que la densidad de la a en el derrame esté arriba de un valor conocido como dilución ll. la cual noi·inaJmente es de 10% de sólidos. A menos de esta ad, el efecto de incrementar la velocidad ascendente con la es mAs importante que el incremento de l~s v_eloc~dades de 'ento de las partículas producido por la d1sm1nuc16n de la
Clasificaci,) 11 258
e
-O
·-ro ( .)
\..
ro
a. Q,)
(f)
Q,)
-o o IC co
E co
t-
1 1 1
Diluci611 crítica
1• 1
'º Sólidos en el derrame,
0
/o
Figura 9.14 Efecto de la dilución del derrame sobre la separación en el clasificador.
densidad de la pulpa. Por consiguiente el derrame será más grueso incrementando la dilución (figura 9 .4 ). Sin embargo, en las aplica· ciones del procesamie11 to de n1inerales, rara vez la densidad del derrame es menor que la dilución crítica. Una de las mayores desventajas del clasificador mecánico es st1 incapacidad para producir derrames muy finos a densidades razona· bles de pulpa. Porqtte para producir tales separaciones, la pt1lpa se debe dilt1ir hasta un punto tal que incremente las velocidades de asentan1iento de las partículas que llegan a ser demasiado finas para las operaciones subsecuentes. Para ésto se requiere un espesamiento antes de que la concentración sea posible. Esto no es conveniente ya que. aparte del costo de capital y el espacio que ocupa el decantador, puede ocu1Tir la oxidación de las partíct1las liberadas en el decantador mismo, lo cual afecta el proceso subsecuente, especialmente la flota" ., c1on en espuma. El hidrociclóEt
. Este es u11 aparato de clasificación de operación continua q liza la fuerza centrífttga para acelerar la velocidad de asentamie las partículas . .su principal uso en el procesamiento de minerales es clas1fica~or, que ha demostrado ser extremadamente efº · maños finos de separación. Cada vez se usa más en las op•
~11n
•
111 ili
e c·lasifi ·ado1·es d 259
nda n ir uito
rrado. pero tan1 bién tiene otros muchos usos. 1.1k'S >lll O en 1 d .~Jan1ado, desarenado Y espesan1iento o decanta~ . ..~ 1, , R, ic111t'111 )11t ' s) t1s~l n1t1cl10 pa1·a el lavado d '.) carb, fi s ~it> • e on 1no. l)n hidro l l?n tip1co (figura q 15) consiste de un recipiente de 11 f(>r111a 611i ~ abi i·to .sti ápice o dt!scarga que está 11nido a t1na sec·ión ilínt rica la _ual ti ' ne una entrada de alin1entación tangencial. Lcl pa1·tt st11)e1·tl)f ti · la secci611 cilí11drica está cubierta con u11a 11 \ac~t ~1 tr~1vés tle l't. Ctl::ll pasa. t111 t~bo de de1·rai11 e axialn1e11te montad). l:,l tt1 bo s~' ~ ~ · Ílt'tltl~ 11ac1a el in t.erior del ct1erpo del ciclón por 01 ,0¡0 de t111a secc it.)11 corta . co11oci(ia co1110 bi1scado1· de 1·emoli110, ~l tltll tVita t1t1e la ~1liI11e11tación eJ1t1·e directm11e11te 11acia el derran1e. La ali111 i1tació11 se i11tr0Lit1ce bajo prrsi611 a tra\i·és de la entrada 1311 nt'Il ié1l. lo ct1al i111partc t111 111ovi111ic11 to de re111olino a la pt1lpa. Est:) l,, 11t'1·a t111 re111o li11<.1 vórtice de 11 tro del cicl611. así como t1na zona dl' l,a]a ~ r "'i611 a lo la1·go del eje vertical. A lo largo de este eje se desarrolla tlll 11{1cl :-.o o coraz ó11 de aire. qu :-. ger1eral111en te se conecta a la atn1 l)sfcr~i a tra\' ~s Lie 1 ,·órtiL e de saliLia. pero creado e11 parte por el #
#
•
....
Derrame
t
1 w.----1~
Ubicador del vórtice
Erltrada de la alin1entaci6n
~. '
--t-
Válvula apical
Descarga
fi&Ur• 9·
S Hidrocic16n. l
Cla.s·ificacfón
260
aire disuelto que sale de la solt1ción e11 lét zo11a ele baja presión. La teoría cl{1sica de la acción del hidrociclón es que las J'a.rtícL1las den. tro del modelo de flttjo están sotnctidas a dos ft1e1·zas opt1estas: una fuerza ce11trífuga l1acia aft1e.ra y u 11a ft1erza de ar:rastre ciue actúa 11acia el i11terior (figttra 9.16). La ft1erza ce11tr1'ft1ga c1ue se desarrolla acelera l't velocidad de ase11ta1niento de las partículas. Se tiene t:\'i· dencia que den1L1L~stra que la ley de Stokes se aplica con razo11abJe exactitud a las se1)aré1ciones en ciclones de discílo co11vencional; de este modo las partíctilas se separan de acuerdo a su tamaño y grave· dad específica. Las J)artículas de asentan1ie11to inás rápido se mueven hacia 1,1 p
\
Radio de la partícula orb1tante
Fuerza · Fuerza de arrastre centrífuga - -.. • ----
Movimiento de la partícula
Figura 9.16 Fuerzas que actúan sobre una partícula orbitando en el hidrociclón.
· de flttJO . descendente y una re. , Como . . existe una . región ex t er1or gio~ interior fluJo ascendente, se origina una situación en la cual no aªY dvcl·loc1dad vertical. Esto se aplica a lo largo de la parte ináS gran e ,e cuerpo del c1·c1 on , Y existe · · tlna cubierta de velocidad vertt.i_;;rol a 1_0 la~go de la parte más grande del ciclón (figura 9.17). LaS p cu as arrojadas fu era de la cubierta de vel . . la mayor fuerza centrffu Id , oc1dad vertical cero por ga sa ran por la desea · 1... ..rtículas arrastradas hac · 1 rga, mientras que ..,, t r 1a e ce11tro por la m f d saldrán en el derrainc L . ayor uerza e 1 la velocidad cero son ·acc~s padrt íctilas que caen sobre la envo " tona as por fuerza d iguales y tienen una igual opo t .d s e arrastre y ce o a la descarga. r uni ad de reportarse hacia el
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1
r t/tJ [•/as/ (i
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Desarrollo de velocidad vertical cero
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1 •
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1 1
1 1
1
Descarga
• 7 Dflt:dbución de las componentes de la velocidaa vertical y radial en
6 Cohen
peri1 nenta1 realizado por Renner y ha mos. ación no se presenta a través de todo el cuerpo e Jo ¡Ndtlla el modelo clásico. Usando una prueba de uan muestras de varias posiciones seleccionadas 150 mm de diámetro y se sometieron a ua an'9 Los resultados mostraron que el interior del i tro regiones que contienen distribucion d nciadas (figura 9.18). ecmnente no clasificada e"iste en a la pared del cilindro y t cho del cd parte muy grande del cono dtl ci '1 · en su totalidad, es decir, Ja amente uniforme: Y se armneJa a lá . En fCtBna-&i«rilar,. el material: lbta contenido Je 11gióa e, .. ~ buscador de mnoltJto Y se extfend 1
Clasif icación
262
o
o '
8
1
8
1
1
Figura 9.18 Regiones de distribución de tamaño similar dentro del ciclón.
largo del eje del ciclón. La clasificación sólo ocurre en la región D ~n for1na toroide (forma de cu ernos). A través de esta región, las fracciones de tamaño se distribuyen radialmente, de manera que los tamaños decrecientes muestran un máximo en las distancias radiales decr~ cientes de los ejes. En el separador de medio pesado Dynawhirlpool se han observado regiones de separación localizada similares (capí· tulo 11 ). Los hidrociclones han desplazado a los clasificadores mecánicOS en muchas plantas modernas de molienda (figura 9 .19) porque rell~ tan más eficaces especialmente para los tamaños más finos. AdedláS estos ciclones requieren menos espacio y consumen menos enerJÓ" Debido al tiempo de residencia relativamente corto de las p dentro del ciclón, el circuito del molino rápidamente se p lancear si se efectúa cualquier cambio y se reduce la oxidaci partículas dentro del circuito. Los ciclones se usan casi uniY para clasificaciones entre 150 y 5 µm, aunque es posible raciones más gruesas.
1~i¡JtJS de clasifil·adores
263
Figura 9 .19 Molino de bolas en circuito cerrado con hidrociclones.
ficiencia del ciclón El método más común de representar la eficiencia de un ciclón u~or un~ curva de re~_dirniento o curva de T~omp (figura 9.20), la relaciona la fracc1on de peso o porcentaje de cada tamaño de articula en la alimentación que se reporta al ápice o descarga con ta?1año de la partícula. El punto de corte o tamaño de separación ciclón frecuentemente se define como aquel punto sobre la curva oinp Para el cual el 50% de las partículas de ese tamañ.o en la alientación se presentan en el derrame, es decir, las partículas de ese ai\o tienen una igual oportunidad de ir con el derrame o con la arga. . or1nalmente se hace referencia a este punto como tamaño
Clasificación
264 Ideal
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1
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•1
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Tamaño
(IJ m)
Figura 9 . 20 Curva de Tromp para hidrociclón.
La claridad del corte 0 separación depende de la pendiente de las~~cción central de la curva Tromp y mientras_ má~ próxima e~té la pendiente a la vertical, tanto más alta es la efic1enc1a. La pend1ent~ de la curva se puede expresar tomando los puntos en los cuales e 7 53 y 253 de las partículas de la alimentación se reportan a l~ de~ carga y éstos son los tamaños d7 5 y d 2 5 , respectivamente. La eficiencia de la separación o la llamada imperfección I es dada por 8
d
(9.14)
Mucl1os 1nodelos matemáticos de :os hidrociclones incluyen el térrnino ''d 5 0 corregido'', tomado de la curva d~ clasificación corre· gida. Se asun1e que en todos los clasificadores, los sólidos de todos los tamaños se ven arrastrados en el líquido del producto grueso cau· sa11do un corto circuito en proporción directa a la fracción del agua de la alimentación que se reporta a la descarga. Por ejemplo, si la ali.Inentación contiene 16 t h-1 de material de 1 un cierto ta1naño y 12 t h- se reportan a la descarga, entonces el porce11taje de este ta1naño reportado a la descarga y graficado 90bfe la curva norrnal de Tromp, es el 7 53. . b · a S1n em argo, s1 el 253 del agua de la alimentación se la descarga, entonces el 253 del material de la alimentación
265
1-. - 4 t b .4 ~ 1()0 :: 6 7 %.
La t·igt1 ra ._ l •
lllllL'Stra
,......,. ....rl'degir.
La curva d
T1·011111
las ct1rvas de clé:1sificación corregida Y sin
sin corregir, })Or co11siguiente, se corrige uti-
do la ecuación \' R ' . .l' = 1 - R .
(9.15)
e y' es la fracción de masa corregida de un tamaño particular reporta a la descarga, y es la fracción de 1nasa real de L111 tamaño lar que se reporta a la descarga y R es la fracción de líquido de tación que se recupera en la corriente de producto grueso. 100
Sin corregir ............
· Corregida
50 ......-
-
d50d50(c)
ramario --
-~ •
a 9.21 Curva de cl
'd in corregtr · correg1 a Y s asificacion 1
•
Clasificación
266
El 1nétodo de construcción de la curva d~ T_r.omp se pued~ il~stra 1 . d · mplo Stlpónoase un c1clon que se esta alunen. por me d10 e un e3e . º 7) en forma de Iodo de una densidad 2 tan do con cuarzo (den . rel . · . , ¡-1 La densidad de la descarga del ciclan es _1 de pu1pa d e 1.6 7 k g · 1.89 kgl- 1 y la densidad del derrame 1.46 kgl ·, . Si se usa la ecuación (3.4), el porcentaje de solidos por el peso en la alimentación del ciclón es 100 X 2. 7( }.67 - }) = 63.7 %. 1.67(2.7-1)
Por consiguiente la relación de dilució11 (relación agua-sólidos) de la alimentación es 6 3
~ ·
=
63.7
0.57.
Las relaciones de dilt1ción del derrame y la descarga se calculan de manera sin1ilar y son respectivamente 0.34 y 1.00. 1 Si el ciclón es alimentado a la velocidad de F t h- de sólidos secos y las velocidades de flujo de masa del derrame y descarga son UY 1 V t h- respectivamente, entonces como la cantidad total de agua que entra al ciclón debe igualar la cantidad que lo deja en la unidad de tie1npo: 0.57 F = 0.34U + V
,.
o
0.57 F = 0.34U + (F- U).
Por lo tanto
u F
=
0.652 .
.?e este modo la descarga es el 65 .23 del peso total de la tac1on Y el derrame es el 34.83 de la alimentación. os, . ª.tos co~o en la tabla 9 .1. Las colt1mnas 1, 2 Y 3 re re anal1s1s de cribas del derrame Y l d p escarga Y las columnas c1onan esos resultados de acuerdo al mater1·a1 d 1· colum · e a unen
·
a co umna
ª
por 0.652. Sumando la columna 4 a la
.
dt' e /a.ff}t<'t1
colu1nna , qu. •s 1 •1 1 , • 267 111 ·al d ali111er11t:l ió 11 · L.a o' l&' ~11 sis ele tJ11i
1
f
:1.awO
la ecu3ción 9
.
0 ~
5
·· µnl). La curva 1, T roinp, desde . l~l valor e.te R e e ro111p se corrige ~11
los parámetros de diseño y operación en cados, debido a que todos están interree sel ccionar un ciclón para dar la sepa• siempre es necesario ajustar la entrada
dor d remolino o vórtice, la abertura del Ja pulpa. Por lo tanto, los disenadores, es capaces de manejar la velocidad de ,-a.do el ajuste de las escalas de allinentación y y descarga apropiadas. Existen varias rela· di nadores utilizan en la predicción d 1 •
Clasificac:ión
268 10
rendimiento y diseño de los ciclo11es. Bradley registra oc.110 dife, rentes ecuaciones para calcular el punto de corte .~ separac1ón d 50 . 1 Una de las ecuaciones más viejas es la de Dahlstrom · 68
13. 7(DOD 1) o.
dso
= Qº sJ(S-L)º 5
(9.16)
donde: d5 o - Punto de corte (micras). Do = Diámetro del derrame (cm). D¡ = Diámetro de entrada (cm). 3 Q = Gasto total (flow-rate) (m h - i ). = Densidad relativa de los sólidos. = Densidad relativa del líquido. L
s
Sin embargo, estas ecuaciones no se apl ican directamente a los ciclones de escala industrial, ya que la mayor parte del trabajo se lle\'a a cabo sobre pulpas diluidas usando ciclones de diámetro muy pequena. Plitt 12 ha desarrollado t1n modelo matemático que proporciona pronósticos razonables del rendimiento de los ciclones de gran diámetro, que opera11 con alto contenido de sólidos, sobre una amplia variedad de condiciones de operación. El modelo se aplica con éxito para el desarrollo de los sistemas de control automático en los circuitos de reducción de tamaño en varias minas australianas. En términos de las variables de operación y diseño, se dete1·1ninaron ct1atro parámetros fundame11tales como el tan1año de corte o separación, el flujo dividido entre la descarga y el derrame, la claridad o agudeza de la separación y la capacidad en tér1n inos de la caída de presión a través del ciclón. El modelo formulado pennite qu e se calcule el rendimiento completo de t1n ciclón con razo11able exactitttd sin necesidad de datos experimentales. La ecuació11 para el tamaño de corte o separación es: _ 14. 2 D~ " D? ·b D~ ·2 1 ex p (O. 06 3V) , d 5oeci - - D~ 11 ho.38 Qº ·45 (S _ L )º· 5 6
1 (9.1 I
donde ~ 50 (l·). es el d 50 .corregido (µm): Dl., D 1, * D0 , Du son los diámetros 1n ter1ores del htdrociclón, entrada, buscador de remoline el *l"ara entradas n<) circulares, D¡ = V4A/rr, d<.>ndc A cn12 es el área de la sección tt de la entrada del ciclón.
s de ,.zasificadores 269
ce (cm); V es el porcentaje volumétrico de sólidos en la alimenta. h es Ja distancia desde el fondo del buscador de remolino hasta superior del orificio de descarga (c1n); Q es la velocidad de 3 0 del Iodo de alin1en tación (m h - i ); y S y L son la densidad de los os y densidad del líquido respectiva1nente (g cm-3 ). Para Jos propósitos de diseño preliminar, Mular y Jull, 13 han de-
~e
ollado expresiones, partiendo de los resultados obtenidos con ci14 nes Krebs, relacionando d 50 con las variables de operación para ciclones ''típicos'', de diámetro interior variable. Un ciclón ''típitiene u na área de entrada de alrededor del 73 del área de la sectransversal de la cámara de alimentación, el buscador de remolino e un diámetro 3 5-403 del diámetro del ciclón y el diámetro del e generalmente no es menor de 253 del diámetro del buscador olino. . . , ecuación para e 1 punto de corte o separac1611 del c1clon es 0.77
men máximo de pulpa que puede manejar el ciclón está
Q=9.4x10 -
3
2 3h-1 , J PD,,m
(9.19)
la caída de pres1"ó n a través del ciclón en k Pa ( 1 psi = ). ., l ºón de los ciclones para una , t"les en la se ecc1 1 mones son u 1 f' 1 d 1 punto de separación y a articular. E1 control ina ; hacer ajustando el tamaño
clcl6ií seteoclonado se pue. e · ' ice dor'dte ·r emolino Y. ap . · un efecto importante • de perac1ón tienen .
t 1 operación es necesano o aelón, duran ~ ~ La sobrepresión de la -Ptlocidad de UJI o.u temático del nivel en ~.. por contro a . 1 ~ 1 do y se debe insta ar ctor auto-regu a eliminar las fluctuaadecuada para :P&•
ftl ·o.
ída de presión a
ente relaciona as
270
Clasificac¡ón
Se requiere el valor de la caída de presión para per111itir el diseño del sisten1a de bombeo para una capacidad dada o deten11inar la capacj. dad para una instalación específica. Generalmente la caída de presión se dete1·1r1ina mediante un medidor de la presión de la alimentación ' localizado sobre la corriente ascendente del ciclón algo distante de la línea de ad1nisión. Un incremento del caudal de la alimentación, dentro de los límites, 1nejorará la eficiencia por el i11cremento de Ja fuerza centrífuga sobre las partículas. Siendo constantes todas las otras varia bles, ésto solamente se logra con un incremento en la presión y el aumenta correspondiente en la potencia puesto que está directamente relacionada al prod11cto de la caída de presión Y la capacidad. Puesto que el aumento en la velocidad de alimentación, o caída de presión, at1menta el efecto de la fuerza centrífuga, las partículas, más finas son conducidas hacia la descarga y el d 5 0 es disminuido, pero eJ cambio debe ser grande para te11er un efecto significativo. La fig11ra 9. 22 muestra el efecto de la presión sobre la capacidad y punto de corte (separación) de los ciclones. El efecto de aumentar la densidad en la pulpa de alimentación es complejo, ya que la viscosidad efectiva de la pulpa y el grado de asentamiento obstruido se incrementan dentro del ciclón. La agt1deza o claridad de la separación disminuye con el incremento de la densi15 dad de la pulpa y el punto de corte se eleva debido a la resistencia más grande al movimiento del remolino dentro del ciclón. lo cua1 redu ce la caída de presión efectiva. La separación a tamaños más finos solam ente se logra con alimentac iones de bajos contenidos de sóli· dos y una gran caída de presión. Normalmente, la concentración de la alimentación no es más grande que alrededor de 303 de sólidos en peso, pero para las operaciones de molienda en circuito cerrado: donde frecuentemente se necesitan separaciones relativamente grttesas, mL1chas veces se usan altas concentraciones de alimentació11 de hasta Ltn 603 de sólidos en peso, combinados con bajas caídas dt: presiór1 , rnuchas veces menores de 1O lb/pulg 2 (68.9k Pa). La figura 9.23 rnuestra que la coi1centración de la alimentación tiene un efecto i111portar1te sobre el tamaño de separación a altas densidades de pulpa. La forn1a de las partículas en la alimentación tam bié11 es un factor in1portante en la separación, las partículas 1nuy planas como la mic3 frecuentemente aparecen en el derrame, aunque sean relativamente gruesas. En la práctica, el pt1nto de corte o tamaño
pos
de clasificadores 271 "O 24
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Caída de presión {lb /i n 2 )
igura 9.22 Efecto de la presión sobre la capacidad y punto de separación de hidrociclones.
bertt1ras de la entrada, del buscador de remolino y la del ápice; la ayoría de los ciclones están diseñados en tal fo11na que estas variaes se pueda11 cambiar fácilmente. 7
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o/o de sólidos por peso
. 9.23 Efecto de la concentrac16n de
<>ciclones.
de separación t sólidos sobre el pun o
Clasifieación
272
El área de la entrada determina la velocidad de entrada y un aun1ento en dicha área aumenta la velocidad de flujo. También la geometría de la e11trada de la alimentación es importante. Enlama. yo1·ía de los ciclones la fo1·1na de la entrada se desarrolla desde Ja sección transversal circular hasta la sección transversal rectangular en la e11trada del ciclón a la sección cilíndrica. Esto ayuda a ''extender'' el flujo a lo largo de la pared de la cán1ara. Normalmente la entrada es tangencial, pero también son comunes las entradas envolventes de alimentación (e11 espiral) figura 9.24. Se dice que las entradas envol· ventes son para minimizar la turbulencia y reducir el desgaste. El diámetro del buscador de remolino es una variable muy importante. A ttna caída de presión dada a través del ciclón, un incremento en el diámetro del buscador de remolino dará por resultado un punto de corte (tamaño de separación) más grueso y un incremento en la capacidad. El tamaño del ápice o abertura del grifo determinan la densidad de la descarga y debe ser bastante grande para descargar los sólidos gruesos que el ciclón está separando. Este orificio también debe permitir la entrada de aire a lo largo del eje del ciclón para establecer el remolino de aire. Los ciclones deben operar a la más alta densidad de descarga posible, puesto que el material sin clasificar abandona la descarga en proporción a la fracción de agua de alimentación que sale junto con la descarga. Bajo condiciones de operación correctas, la descarga debe fo1·1nar un chorro cónico hueco con un ángulo comprendido entre 20 y 30° (figura 9 .25). Entonces el aire puede entrar al ciclón, las partículas gruesas clasificadas descargarán libremente Y se pueden realizar concentraciones de sólidos con más del 50% del peso. Una abe1·tura del ápice de descarga demasiado pequeña puede
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Dispositivo de alimentación involuto
Figura 9. 24 Entrada de alimentación tangencial y en espiral.
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r;pos de clasificadores 27
f 1 rif o cJol cicf6r1
. 9. 25 Efecto del tamaño de grifo sobre la d
. , ctbn correcta; zona b) ''torcido'' gr·f d ·, escarga d~l c1clon zona a), . 1 o cmas141do pequeno· zo . ente dil u1do, grifo demasiado grande. , na e) cxcesi-
•
ducir a la condición conocida como ''torcida'' o ''cableada'' d se fi , on orma un chorro de pulpa extremadamente espeso del mism o . etr? que la del ápice y el remolino de aire se puede perder, la enc1a de la separación desciende y el material grueso descarga través del buscador de remolino. Un orificio de descarga demasiado de da por resultado el modelo de cono hueco más grande que e en la figura 9.25. La descarga se diluye excesivamente y el adicional transporta los sólidos finos sin clasificar, que de otro deberían aparecer en el derrame. Varios investigadores concluyen que el diámetro del ciclón no efecto sobre el punto de corte o separación Y que la curva de • Para ciclones similares geométricamente, solamente es funlas características del material de alimentación; los diámetros Y salida son las variables críticas de diseño; para acomodar ( 16-18) se requiere sólo el tamaño de la envoltura del ' . , . 1 ciclón. Sin embargo, de las consideraciones teor1~as se es el diámetro del ciclón el que controla el radio de ende la fuerza centrífuga que actúa sobre las partículas. e hay una fuerte interdepen~en~i~ ent~e los tamaflos de el diámetro del ciclón, es difíctl d1st1ngu1r el efecto verda-
Figura 9. 26 Carta del funcionamiento del hidrociclón Krebs.
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'P''s lle c/n.t;ifica(Jore.f 275
12
dero )' Plitt conclu)'e que el d", . dependiente sobre el tamaño d iainetr~ del ciclón tiene un efecto · 1 ·e separación Para los c1c ones geométrica · mente similar a una velocidad de flujo constant , ds o o:: diámetrox ' Pero el valor es de l . d 1 1 san do e i11 o e o Kre bs-M ular-J ull x resu ta polémico. 1 odeio de Plitt es de 1.18 y Bradl~ e1 ºvalor _de x es de 1.875; para el ¡yarfa de 1.36 a 1.52. Y llego a la conclusión de que Er1 la práctica, el punto de corte d . , 0 e separac1 on se determina en t 1 t gran par e por e amano del ciclón El t . · ·6 · 1 · amano necesano para una aplicac1 i1 p art1cu ar se estima a partir d 1 d ,.
1 e os mo e os emp1ncos que 11 se desarro an, p ero ésto no se puede hacer co 1 · . n os c1c1ones ex tremadamente .grandes debido a la turbulencia creci · ente d t d 1 · l' . , en ro e c1c on; po~ ,consiguiente, es mas frecuente seleccionar el modelo necesario
vahendose de las cartas de los fabricantes, las cuales muestran la capa.dad y escala de tamaño de separación en té11ninos de tamaño del iclón. En la figura 9 .26 se muestra una carta de rendimiento característica para los ciclones Krebs, que operan a menos del 303 en peso de sólidos en la alimentación y con una densidad de sólidos entre 2.5-3.2 kgl- 1 . Puesto que las separaciones finas requieren ciclones pequeños, los que sólo tienen una pequeña capacidad, se deben conectar varios de llos en paralelo si se quiere una alta capacidad (figura 9.27). Por ~empl o, en la Afton Copper Mine en Canadá, se lleva a cabo una mo1 . nda en dos etapas, sobre aproximadamente 7,500 t d- de mena. molino primario semi-autógeno está en circuito cerrado con do~ ·clones Krebs de 1 270 mm de diámetro, dando un derrame de casi 803 a menos 100 µm, el cual se alimenta al molino _secundario de . .t o secun dan·o tiene por objeto una molienda ·de hasta las. El crrcu1 d. 03o menos 75 µm y para lograr esta separación fina. se19necesitan iez ·clones de 500 mm en circuito cerrado con e1mo 1inol. . . ños andes de partícu ~requiere c1c1oPuesto que separar a tama gr tes altas capacidades en . s consecuen ' la roducción de la planta no tilizar mientras P
os casos, cuando son ne .
nes no se pueden u . t 5 un problema en las plantas demasiado alta. Con frecuencia es u~~e realizar la simulación del to donde muchas veces no se ~e a medida que se reduce el taafto completo de la planta, ~~ q cidad más pequefta, tam-o de 1 . permitir una capa os ciclones, para 'ón que se produce. se reduce el punto de separaci
Clasificación 276
Figura 9.27 Banco de ciclones en paralelo.
REFERENCIAS Taggart, A. F., llandbooko~ Mineral Dre_ssing, Wilcy. l\ueva _York. 1_945.. ¡&91 Stokcs, Sir G. G.,kfathematical and Physzcal Paper ///, Can1 bridge U n1vers1ty PreSS. Golson, C. E.,Modern Classi[icationMethods, Wc111co Bulletin G7-B31. Hydrosizer, R. O. Sokes & Co. Ltd., Publication no. RPS-500/3/3/60. 32, 5. Draeger, E. A. y Collins, J. W., Efficient use of water only cyclones, Mining Engnl 1215 (agosto 1980). dOflof
1. 2. 3. 4.
6. Renner, V. G. Y Cohcn, H. E., Measurcmcn t and interpreta tion of size distribU part_iclcs th in ª. hydr~cy:lon~, Trans. IMNI.,. Sec. (', 87, 13 9 Gu nio 19~ 8 ). ~ 7. Hac1oglu, I•., A n investiga tton tn to hcavy rncd1u 111 separa tion using centrifu~ rno 1f11 with particular reference to thc Dyna\\ hirlpool, M. Phil. thcsis, C'am b. Sch. Mildo
w'.
··ÍTULO 10
a
-------------
•
RODUCCION Los métodos de separación por gravedad se usan para tratar una n variedad de materiales, que varían desde los sulfuros metálicos ados como la galena (densidad relativa 7 .5) hasta el carbón (densid relativa 1.3), en algunos casos con tamaños de partícula menores S µm. Estos n1étodos perdieron importancia en la primera mitad del siglo bido al desarrollo del proceso de flotación en espuma, el que pere el tratamiento selectivo de las menas complejas de bajo grado. embargo, de todos modos permanecen como los principales métode concentración para las menas de hierro y tungsteno y se usan liamente en el tratamiento de las menas de estaño. Aunque en la nte década se han desarrollado técnicas de flotación para la casita (Sn 0 2 ), alrededor del 853 del estaño mundial aún se produce 1 iante la separación gravimétrica. Cada vez que se prefieren métodos por gravedad a los de flotación, generalmente se debe a los costos relativos favorecen su aplicación. Los minerales que se con tamaño superior a la escala normal de flotación se pueden ntrar aún más económicamente usando los métodos gravimé-
En los últimos años, muchas compañías han revaluado los sistemas métricos debido al incremento en los costos de los reactivos de ción, la relativa simplicidad de los procesos gravimétricos y al 279
Concentración por grav d
e ad
280
hecho de que producen relativamente poca contaminación ambiental 1 2 Cuando se incorporan a las plantas de alta capacidad. ' Las técnicas. gravimétricas modernas, resultan eficientes para la concentración de minerales que tienen tamafios de partícula de 50-lO µm . Sise acoplan con tecnología de bombeo y una mejor instrumentación. En muchos casos una alta proporción del mineral en un cuerpo de mena puede al menos ser preconcentrado efectivamente por los sistemas gravimétricos económicos, ecológicamente aceptables; la cantidad de reactivos y combustibles que se usan, se pueden reducir significativamente cuando los métodos más costosos se restringen al procesamiento de concentrados que se obtienen en forma gravimétrica. La separación de minerales de tamaños más gruesos tan pronto como se liberan ' también tiene significativas ventajas para las etapas posteriores del tratamiento, debido a la disminución del área superficial, desaguado más eficiente y la ausencia de reactivos adheridos que pueden interfe· rir con otro procesa1nien to. Cada vez se usan más las técnicas gravimétricas que recuperan los minerales pesados valiosos residuales de las colas de flotación. Aparte de la producción corriente hay muchos enormes terreros de colas que se pueden excavar y procesar económicamente para rendir con· centrados de alto valor usando tecnología recientemente desarrollada.
PRINCIPIOS DE LA CONCENTRACION GRA VIMETRICA Los métodos de concentración gravimétrica separan minera de diferente densidad relativa por su movimiento relativo respondiWÍ" a la gravedad y a algunas fuerzas , frecuentemente son la últi sistencia al movimiento que ofrece un fluido viscoso, como el el aire. Para una separación efectiva es indispensable que exista cada diferencia de densidad entre el mineral y la ganga. A criterio de concentración, se tendrá idea sobre el tipo de s posible Dh - D¡ - -·-D, - D 1· '
donde Dh = densidad relativa del mineral pesado DI= densidad relativa del mineral ligero Df = densidad relativa del medio fluido
radores gravimétricos 281
En términos muy ~enerales, cuando el coci ente es mayor de 2.5 1 ·1·vo o negativo e t l ·, · , sea post , . .' n onces a scparac1on grav1métrica es re. amente facJI. A ~edt~a Que el valor del coc iente disminu ye . la ·encia de la separacion d isn1inuyc; a menos de 1.25 la concentración gravedad por lo general no es comercialmente Posib le.4 El movimiento de una partícula dentro de un fluid o depend e no ente de su densidad re la tiva , sino también de su tamaño (calo 9) y las partículas grandes serán más afectadas que las más ueñas. La eficiencia de los procesos gravim étricos, por lo tanto , enta con el tamaño de partícula y las partículas deben ser suficienente gruesas para moverse de acuerdo a la ley de Newton (ecua9.6). Las partículas tan pequeñas que su movimiento es dominado cipalmente por la fricción superficial, responden relativam ente mal s métodos gravimétricos comerciales de alta capacidad. En la práces necesario el estrecho control del tamaño de la alimentación a ' métodos gravimétricos para reducir el efecto de tamaño y hacer el movimiento relativo de las partículas dependa de la densidad
ARADORES GRA VIMETRICOS
Mucl1as máq uinas diferentes se diseñaron Y construyeron ~ara tuar la separac1on . , de los minerales por gravedad Y . se examinan . nidamente en los libros más antiguos de procesamiento de mine.4-7 Muchas de las técnicas descritas, son obsoletas, en este tulo solamente se tratará del equipo usado en las modernas condoras. vedad que n1ás En la figura 1.6 se muestran los separadores por gra b 1 ta maño de la carga. ., . esado (SMP) se usa amplian y se asan en e proceso de separac1on en medt? p d antes de la molienda y para preconcentrar material tr1tur~ o · 1 ·guie11te capitulo. ·•• ia por separado en e si d s separadores por gravedad . . , r· ·ente de to os 1o La la l operac1on e 1c1 . , , .d dosamente preparada . ".... re que la alimentac1on este cu1 ªque las partículas de la ali. 1 te importante en ., es part1cu armen mpatible co una liberac1on 11 •• or grueso co 1 n deben tener e may . e necesita la remolienda su; en la mayoría de operac1o~es s. e debe realizar en n1olilos medios La molienda pr1mar1a s a pos1'ble pero si s~ · . · mprc que se · en circuito abierto sie
a
282
Con centración por gravedad
necesita una m olienda fina , se debe usar la molienda en. molino de bolas en circuito cerrad o, preferiblemente cerrando el c~cuito con cribas más bien que l1idrociclones para r educir la sobremolienda selec. tiva de los minerales valiosos quebradizos pesados. Los separadores por gravedad son extremadamente sensitivos a la presencia de lamas (partículas ultrafinas), las cuales aume~~an la Vis· cosidad de la pulpa y por consiguiente el grado de separac1on Ycon. funden el punto de corte visual. En la mayoría de los concentradores por gravedad, eliminar de la alimentación las partículas menores de alrededor de 1O µ.m y desviar esta fracción hacia las colas es una prác· tica común y ésto ocasiona una considerable pérdida de valores. Mu. chas veces el deslamado se efectúa m ediante el uso de hidrociclones, aunque si se usan Jos clasificadores hidráulicos para preparar la alimentación, será preferible deslamar en esta etapa , puesto que las fuerzas de corte• que se producen en los hidrociclon es tienden a degradar los minerales quebradizos. La alimentación a las pulsadoras , conos y espirales se criba, si es posible, antes de la separación y cada fracción se trata por separado. En la mayoría de los casos, sin embargo , conviene extraer los gruesos por cibrado junto con el deslamado. Los procesos que utilizan la separación por capa fluye nte como las mesas de sacudidas y los basti· dores inclinados, siempre van precedidos de una buena clasificación hjdráulica en hidroclasificadores de grit'os múltiples. Aunque la mayor parte de la transportación de la pulpa se realiza por medio de bombas centrífugas y tubería, el flujo natural por gra· vedad se aprovecha todo lo posible~ muchas de las antiguas concentra· doras por gravedad se construyeron sobre las laderas de los cerros para lograrlo. La redu cción del bomb eo de lodo hasta un mínimo, no sólo reduce el consumo de energía , sino también reduce la producción de lamas en el circuito. Para minimizar la degradación de los minerales q u_ebradizos. Las ve!ocidades de bombeo de la pulpa deben ser tan ba3as co1no sea posible y compatibles con el mantenimiento de Jos sólidos en suspensión. Uno de los aspectos más importantes en la operación de tos circuitos ~ravi111étricos es el correcto balance del agua dentro de la plan" :a ..casi todas las concentradoras por gravedad tienen una densidad opt11n~ de pulpa en la alimentación y una desviación relativammite p~qu~na de esta densidad, origina una rápida declinación en IS:ffi:1enc1a. El ~ontrol preciso de la densidad de pulpa es indispen Y esto es más i~portante en la alimentación cruda. El control aut co de la densidad se usa siempre que sea posible y la mejor forma
. . dores gravzr1zetrzcos ;
283
es por el uso de los medidores de densidad nucleo' . ( 'tul .. , n1cos cap1 o la a d 1c1on de agua a la nueva al· ue con tro 1an t ., A ., imen ac1on. unq ue trun1entacion es costosa, a la larga resulta económica. El control nsidad de pu~pa dentro del circuito se obtiene mediante el uso de os de asentamiento antes del concentrador por gravedad. Espesan Ipa. ~~ro muchas veces el derrame contiene sólidos y se dirige a un deposito central o a un espesador. Para un incremento sustancial a densidad de la pulpa se usan hidrociclones o espesadores. Estos os son los más costosos, pero producen menos degradación de las ículas Y además tienen una sustancial capacidad de compensa. Normalmente en la mayoría de las plantas es necesario recircular , así se provee la capacidad adecuada del espesador y del ciclón nviene minimizar la formación de lamas en el agua recirculada. Si la mena contiene una apreciable cantidad de minerales sulfuraentonces, si la molienda primaria es más fina que alrededor de µm. se deben ex traer por una flotación previa a la concentración gravedad, ya que estos reducen el rendimiento de las mesas, espis, etc. Si la molienda primaria es demasiado gruesa para efectuar flotación efectiva de los sulfuros, entonces el concentrado por edad se remuele antes de extraer los sulfuros. Las colas de la flo·ón de los sulfuros normalmente se limpian mediante otra concenón por gravedad . Muchas veces el concentrado final obtenido gravimétricamcnte se · por separación magnética, lixi\'iación, o algún otro método pa. inar otros minerales contaminantes. Por ejemplo, en la mina aí\o South Crofty en Cornwall, Inglaterra, el concentrado por ad se sujeta a una limpieza cor1 separadores magnéticos que exla wolframita del producto de casiterita. ., "Ottleyª hizo una amplia revisión de los circuitos de separac1on por 0
edad.
"'ul d d los métodos más viejos de concentración r sa o es uno e . · · b, · ---· ca, pero aun , en la actualidad los pr1nc1p1os as1cos no.. se ulsadora normalmente se usa para conCOmp1etamen t e. La P ·, venien
material relativamente grueso Ysi la alimentac1on es con) .~ bien clasificada por tamaños (por eje~plo 3-1 O mm .. n.<) i.;;.s ·, e 11 los minerales con una gania nzar una buena separac1on . .. . . . d d "dad relativa en la al1n1enta(.;1ón (por ente l1m1 tada e ens1
.,
Concentraczon por gravedad
284
ejemplo~ la fluorita, densidad relativa 3.2, a partir del cuarzo con 2. 7). Cuando la diferencia en densidad relativa es grande, es Posj. ble una buena concentración con una gama más amplia. Actua¡. me11te en las industrias del carbón, casiterita, tungsteno, oro, barita y n1e11as de hierro, opera11 muchos circuitos con grandes pulsadoras. Las pulsadoras co11 una alime ntació11 clasificada tienen una capacidad unitaria relativam ente alta y pueden alcanzar buenas recuperaciones de valores hasta 150 µm y recuperacio11es aceptables hasta 75 µm. Las al tas proporciones de arena fina y lamas interfieren en el funcionamiento por lo que el co11tenido de finos se controla para proporcionar óp. 2 timas condiciones de cama. E11 la pulsadora, la separación de minerales de diferente densidad relativa se efectua dentro de una capa o cama de mineral que se vt1elve fluida por la corriente pulsatoria del agua para producir una estratif.icación. El objeto es extender la capa de material que se está tratando y controlar su dilatación de manera que las partículas más pesadas y pequeñas penetren los intersticios de la capa y las partículas más grandes de alta densidad relativa, caigan bajo una condición probablemente sim ilar a la del asentamiento obstruido. En la carrera de impulso norinalmente la capa se eleva como una masa y a medida que la velocidad disminuye, tiende a dilatarse, cayendo primero las partículas del fondo hasta que la capa total esté suelta. En la carrera de St!cción la carga de mineral se aproxima lentamente Y esto se repite en cada carrera, ge neralmente variando la frecuencia 1 ~ntre 55-330 e 1nin- . Las partículas finas tienden a pasar a través de los intersticios después que las más grandes se han quedado inmó· viles. El movimiento se obtiene usando una pulsadora de criba fija y pulsadora n1anual simple (t'igura 10.1 ). Mov1m1ento de la ca1a con mineral
Caja con minera~
t ===~~==:=:=:- o o o o o o o o o o o ------:--_
. . . . . .. . . ..
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---------~--- ------~ -----~-----. ----=---~---
Partículas pesadas
Criba impulsora
Agua
-
Partículas ligeras
Figura 10.l Pt1lsadora manual.
•
•
•
ores grav1metrzcos 28 5
. ovimiento de asentamiento d se demostro que la ecuación e una part , 1 . . • icu a en un fluido viscoacción plllsadora. En el capítul 0 9
d~x
m dt
= mg -
m'g - D,
(9.1)
m =masa del grano de mineral _. . . ( =aceleración
l.
=aceleración debida a la gravedad " =masa del fluido desplazado =resistencia del fl11ido debida al movimiento de la partícul2. enzar el movimiento de la partícula, como la variedad x es ~ se puede despreciar D ya que es una función de la vedx - dt ~la
m - m' - g m
( 10.2)
partícula y el fluido desplazado son de igual volumen: dx
=
D5 -D¡
--- - -- g
dt
Ds
=
( 10.3)
Df son las gravedades específicas del sólido y el fluido
nte. ffloQO la aceleración inicial de los granos de mineral es inel tamaño y depende solamente de las densidades del fluido. Si la duración de la caída es basta11te corta y la t•nte frecuente, teóricamente la dista11cia total recorrida u.las se ve más afectada por la aceleración diferencial t,anto por la densidad, que por su velocidad terminal y • ~n otras palabras, para separar peq ue11as partículas de de las grandes partículas ligeras es necesario un corto . Aunque se usan carreras rápidas relativamc11 te cormateriales finos, se alcanza un mayor co11trol y melfllOdo carreras más lentas Y largas, especialme11te os de partícula. Por lo tanto es buena práctica de las pulsadoras en dif'cren tes ga111as de ta111a110 t~. En la t~igura 10.2 se indica el et·ecto de la
....cial inicial.
.
;
roncentraczon por Pav d e ªd
286
o
•
Inicialmente t = O
o
e
Partfculas pesadas
O
Partfculas ligera s
t = extremadament
pequei'\o
Figura 10.2 Aceleración inicial diferencial.
Si las partículas de mineral se examinan después de un largo tiern. po éstas habrán alcanzado sus velocidades t erminales Y se estarán moviendo a una velocidad que dependerá de su gravedad específica y tamaño. Puesto que la alimentación realmente es una masa flojamen. te empacada con agua intersticial que proporciona una suspensión muy espesa de alta densidad, prevalecen condiciones de asentamiento obstruido y la proporción de asentamiento de los minerales pesados hacia los ligeros es más alta que la correspondiente al libre asenta· miento (capítulo 9). En la figura 10.3 se muestra el efecto del asen· tamiento obstruido sobre la separación. El flujo ascendente se puede ajustar de manera que venza la velo· cidad descendente de las partículas ligeras finas y llevándolas hacia afuera: lográndose así la separación. El flujo puede aumentar de rna· nera que solamente asienten las grandes partículas pesadas, pero es evidente que no es posible separar las partículas grandes pesadas, de las ligeras con velocidad terminal similar. El asentamiento obstruido tiene un marcado efecto sobre la sepa· ración de los minerales gruesos, para los cuales se deben usar ~s más largas Y más len tas, aunque en la práctica, con alimentaciones más gruesas , es improbable que las partículas mayores tengan tiempo para alcanzar la velocidad ter1ninal. ~l final de una carrera de la pulsadora, a medida que la capa se comienza a compactar, las partículas más grandes se entrelazan, permitien~o que. l?s granos más pequeños se muevan hacia abajo a e los 1nterst1c1os por la influencia de la gravedad. Los granos fillOSJIO
t = tiempo corto
o t :
o
•O
Figura 10.3 Asentamiento obstruido.
Separadores gravimétr·
l C03
278 Fin del recorrido
Comienzo del recorido
o
o o
o
• •
o
o o
o
• •
Figura 10.4 Escurrimiento de consolidación.
se pueden asentar tan rápidamente durante esta fase de e_s:u-rrimiento de consolidación (figura 10.4) como durante la acelerac1on o suspensión inicial, pero si el escurrimiento de consolidación se hace durar bastante tiempo, el efecto es considerable, especialmente en la recuperación de los minerales finos pesados. La figura 10.5 muestra un proceso de pulsado id ealizado según el fenómeno descrito. En la pulsado1·a las corrientes pulsatorias de agua son causadas por un pistón que tiene un movimiento en fo rma de onda armónica (figura 1O.6 ). La velocidad vertical del flujo a través de la cama es proporcional a la velocidad del pistón. Cuando esta velocidad es mayor, la velocidad del flujo a través de la cama también lo es (figt1ra 1O.7). En el comienzo del ciclo, la velocidad del flujo hacia arriba au· menta después del punto A. A medida que aumenta la velocidad los granos se sueltan y la cama será forzada a abrirse o dilatarse. En el punto B, los granos están en la fase de ase ntatniento obstruido en un flujo ascendente y como la velocidad del fluj o de B a C todavía aumen· ta, los granos finos son en1pujados hacia arriba por el flujo. La posibi· lidad de que éstos sean transportados junt o con el flujo alto hacia las colas es entonces más grande. En la cercanía de D, primero retroceden Jos granos más gruesos y despttés los granos finos restantes. Debido a la combinación de la acele1·ación inicial y el asentamiento obstruido
Comienzo
o
o
•
Aceleración 1n1cial dif erenc1al
eonsolid8Cl6"
o
gradu• I V llntl
•O
Asen tamien t o pos torio r
Figura 10.S Proceso de pulsado ideal.
o
o
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Concentraczon por gravPdad
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Pulsión
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Succión
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1
1 1
...,o e
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·-E
1
N
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-o.
(/)
Q)
o
1 1
Tiemoo
•
Figura 10.6 Movimiento del pistón de una pulsadora.
los granos más gruesos serán principalmente los q ue se encuentren en el fondo del lecl10. En el punto de transición entre la carrera de pulsació n y de succión. en el punto E, la cama estará completamente compactada. El escurrimiento de consolidación se presenta ahor a en una extensión limitada. En una mena estrechamente clasificad a, los granos pesados penetran sola1nente con dificultad a tr avés de la cama y se podrán perder en las colas. La fuerte compactación de la cama se reduce por la adición de un volumen constante de agua de la cuba de la pulsadora, el ct1al crea un flujo ascedente constante a t ravés de la cama. Este flujo acoplado con el flujo variable causado p or el pistón, se muestra en la figura 1O.8. Así, la succión y su duración son reducidas por la adición de agua de la cuba de la pulsadora y se elimina totalmente aña· diendo una gran cantidad de agua. La m ena gruesa penetra entonces más fácilmente la cama y el t ra11sporte ho rizo ntal de la alimentación sobre la pttlsad ora tan1 bién m ejora. Sin embargo, las pérdidas de finos •
Flujo ascendente
C
t Velocidad
E
A
Tiempo
1
1 1
Flu10 descendente
1 1
Pulsión
I•
Succión
1
1
•I 1
Figura 10.7 Velocidad de flujo a través de 1
ª cama
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uran te el ciclo de la
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pura
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ores grav11netncos d 289
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Flujo debido al ---,T=::ie:m:p::-~---+-L~ agua de la cuba
o -
0
Figura 10.8 Efecto del cubo de agua sobre el fl ·
UJO
, a traves del lecho.
mentan parcialmente debido a la mayor duración de la carrera de ,11.)Ución y parcialmente a causa del agua agregada que aumenta la Iocidad del flujo más alto.
'ºs de pulsadoras En principio la pulsadora es un tanque abierto que se llena con a, con una criba horizontal en la parte superior y provista con un fo en el fondo o con un compartimiento de cuba, para eliminar el centrado (figura l 0.9). La cama de la pulsadora consiste de una a de part ículas gruesas, pesadas o fondo de granza, colocado sobre ~ba de la pulsadora sobre la cual se alimenta la pulpa. La alirnen"ón fluye a través del fondo de granza y la separación tiene lugar la cama de la pulsadora de manera que los granos con alta gravedad ífica penetran a través del fondo de granza y de la criba para ser os como concentrado, mientras que los granos ligeros son transos por el flujo transversal para ser desechados como colas. El · iento armónico producido por el impulsor excéntrico es supleAfimento
Atu• Trozos di
'""*"
(Raggingl
-----ººººººº
~ Grifo di MclFP dll concentfldl
Pfaura 10.9 Construcci6n de la pulsadora básica.
.,
Concentracton por gravedad
290 Descarga en compuerta y presa
rt presa Entrada de agua Al. t Compue a Y 1~n o /i
mentado por una gran cantidad de agua de la cuba que se suministra continuamente, la cual aumenta la velocidad del agt1a hacia arriba y la disminuye hacia abajo (figura 10.8). Uno de los tipos más antiguos de pt1lsadora es el Harz (figura I 0.1 O) en el que el pistón se mueve verticalmente hacia arriba y hacia abajo dentro de un compartimiento separado. Dentro de la artesa o cuba están colocados en serie hasta cuatro compartimientos sucesivos. En los primeros compartimientos se produce un concentrado de alto grado, sucesivamente se producen grados más bajos en los otros compartimientos y las colas derraman al compartimiento final. Si las partíct1las de la alimentación son más gra11des que las aberturas de la criba, se usa el pulsado ''sobre la criba'' y el grado del concentrado se gobierna parcial1nente por el espesor de la capa del fondo, determinado por la velocidad de retiro del concentrado a través de la puerta de descarga. La pul.c;adora de mineral Den ver (figura 1O.1 1) se usa mucho especialmente para extraer minerales pesados de los circuitos cerrados de molienda, evitando así la sobremolienda. La válvula de agua rotatoria se pt1ede ajustar para abrir el ciclo de la pulsadora en cualquier parte que se desee la sincronización entre la válvula y los émbolos se alcanza por una banda reguladora de hule. Por medio de un ajuste apropiado de la válvula, se logra cualquier variación deseada, desde la completa neutralización de la carrera de succión co11 el agua hidráulica hasta un balance completo entre la succión y la pt1lsación. Las pulsadoras aún son el aparato de limpieza de carbón que más se usa y se prefieren a los procesos 1nás costosos en medio pesado
~,uando el c~r?ón ti~n~ medios relativa1nentc pequeños 0 material d~
peso espec1f1co prox1mo''~ como frecuentemente es el caso conl0 c~rbones .~ritá11icos. Con las pulsadoras no es 11 ecesario preparar la alimentac1on, como en el caso del medio pesado (SMP) y pad la
..
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am•
VMwll egua 1nota'"''' unpulsor1
Válvula abierta, entrada de agua a la cuba de la impulsora
carbones que se lavan fácilmente, es decir, los que consisten predomi· nantemente de carbón liberado y partículas más pesadas de roca, la falta de un estrecho control de la densidad-110 es desventaja. La mayor parte de las pulsadoras para carbón accionan por aire Y se lla1nan pulsadores Baum (figura l 0.12). Esta pulsadora estándar con ligeras modificaciones, se ha usado n1ás de 7 5 años. El aire a pre· sión es forzado hacia una cámara de aire sobre un lado del vaso de la pulsadora que causa las pulsaciones y la succión del agua de la pulsa· dora, la cual trans111ite a su vez las pulsaciones y la succión a través de la placa de la criba superior a la cual se alimenta el carbón crudo. causando de esa n1anera la estratificación. En mt1chas situaciones la pt1lsadora Bat1m todavía funciona satis· factoriamente, po1~ su habilidad para manejar grandes tonelajes de carbón (hasta 500 t h- 1 ) de una amplia escala de tamaño. Sin embargo, esta pulsadora siempre ha tenido ciertas limitaciones para obtener el alto rendimiento y la eficiencia necesaria en las n1odernas plantaSde preparación de carbón. La distribució n de la fuerza de estratificacióP· qt1e está sobre un lado de la pulsadora tiende a causar una fuer%ª · ' to desigual a lo largo del ancho de la criba de la pulsadora y por lo tan la estratificación irregular y algunas pérdidas en la eficiencia de stJ',. ·, d 1 b, le rac1011 e ca1· on de st1s impurezas más pesadas. Recientemente han hecho algu nas modificaciones radicales en su diseño y ope~' la nueva ~-ulsadora resultante se conoce como pulsadora que tam bien se opera neumáticame11te (figura 10.13 ), pero ~
BJ:.
par
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293 Descarga de aire
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Alimentación
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Producto
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/ Desechos
Medios
Figura 10.13 Pulsadora Batac.
~ara lateral de aire como la pulsadora Baum. En lugar de ello está
eñada co11 una serie de cámaras múltiples de aire, generalmente s por celda, que se extienden bajo la pulsadora a todo su ancho eciendo de esa n1anera una distribución uniforme del aire. L~ lsadora Batac usa válvulas de aire controladas electrónicamente lo e proporciona una brusca interrupción del aire de entrada y de salas válvulas de entrada y salida son infinitamente variables cto a la velocidad y longitud de carrera, teniendo en cuenta la . ., Clon deseada en la pulsación y la succión, por la cual se logra una tificación apropiada del lecho para diferentes características de crudo. Como resultado, la pulsadora Batac bien puede lavar os gruesos y finos. 11 Las mayores que se enct1e11tran en el mer1 tienen 5 m de ancho y 6.2 m de longitud para tratar 540 t hCirbón menores 40 mm, aumentado el tonelaje en porción al tade la alimentación. 12 #
ahusados y conos
s canales ahusados de varias f onnas se han usado por siglos pateparación de minerales pesados. En su forma más simple (figura
.,
Concentracio n por gravedad
294
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Sección longitudinal
~ ·> :.•• • •
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•
'
Partidores
11 Planta
Figura 10.14 Canal ahusado.
lo 14) es una artesa inclinada de casi 1m de longitud, estrechándose de~de alrededor de 200 mm de ancho en el extremo de la alimenta· ción hasta casi 25 mm en la descarga. La pulpa con 50 Y 653 de sólido entra suavemente y se estratifica a medida que ést a desciende; en el extremo de descarga estos estratos se separan por medio de parti· dores ajustables. El cono Reichert es un aparato de concentración gravimétrica en húmedo diseñado para aplicaciones de alta capacidad. Su principio de operación es similar al de un canal contraído, pero el flujo de pulpa no se restringe ni influencia por el efecto de pared lateral, que es lige· ramente perjudicial para la operación del canal ahusado . 13 El concentrador de cono Reichert se desarrolló en Australia ª principios de 1960 principalmente para tratar arenas de playa conteniendo titanio y el éxito de los circuitos de cono pe1·mite su aplicac1on a muchos otros campos. La unidad simple consiste de varias secciones de cono apiladas v~rt!calmente (figura 10.15), para per1n itir varias etapas de enrique05 cun1e11t.o. Los ~onos están hechos de fibra de vidrio y están montad e~, bastidores circulares de más de 6 m de alto. Cada cono es de 2oi de d1am etro Y no hay partes móviles en la unidad. Una sección traosYer· versal a, tra.vés de un sistema de conos Reichert aparece en la ~ l 0. 16. El sistema mostrado es uno de muchos sistemas posiblll q usan .conos dobles y simples J .L tnto con h al d!-:...ft tas . ' c aro1as, 1as cu es ~1 fracciones de mineral pesado desde 1as a, reas d e d ecan tac1.6,. .... UJJ de los conos hasta las cajas de colección ex terna y sirven taJll • I
u.....-
dores gavi111etr1cos a pa~ 295
Figura 10.1 S Conos Reichert.
~"·,quecimiento adicional de la fracción, actuando como un sepa-
de canal ah usad o . .Pulpa de alimentación se distribuye uniformemente alrededor ~feria del cono. A medida que fluye hacia el centro del cono cuJas pesadas se separan en el fondo de la capa. Este con cense extrae por una ranura anular en el fondo del cono de conceny la parte de la capa que fluye sobre la ranura constituye las eficiencia de este proceso de separación es relativamente baja • te Varias veces dentro de una máquina simple para alcanzar • iento efectivo. Un sistema de máquina típico para trabajos
Co ncetztrac ió11 por gravedad ~96
~limentación
! : \~
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i
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Distribuidor
Base del adaptador universal
•
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1
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Concrr • - • .. . combinada
•1---Colas Adaptador para
Cono simple
.
1--~ es.:_ pa_ rc_ ir - - - - :
Conductor de colas
1 1
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Colas '
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1
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• Colas
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_ Parador automático insertado
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,,.. Artesa concentradora troy •
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Arrastre del concentrado
t
d
Figura 10.16 Sección transversal a través de un sistema caneen ra or Reichert.
de cono
· · les de dos de concentración gruesa consiste de cuatro etapas sunp Co nos en serie cada una a tratar de nuevo las colas de la etapa prece· , · el concentrado d e las t res dente. Esta n1áquina produce como medios 14 etapas superiores y el producto de la cL1arta etapa. Los conos Reicl1ert tienen alta capacidad y 11or1nalmente operatl en la gama de 65-9 0 t h- 1 pero en C< sos excepcionales esta va desdt' 1 40 a 100 t h- con una densidad o ~ alime ntación de entre 55-70o/o de sólidos en peso. Estas máqui11as •ceptan alimentaciones hasta de 3 mm de tamaño y tratan material ta\1 fíno como 30 µm, aunque sea11 más eficientes e11 la escala de tamaño de 100-600 µ.m .1 5 El éxito de los circuitos de cono en la indt1stria de la arena min'· ral Australiana permite su aplicación ei1 otros cainpos. La preconce11• tración de estaño y oro, la recuperación de tu 11gsteno y la concentración de magnetita son todas aplicaciones recientes aforttinadas. En mucha~ de estas aplicaciones, los conos ree1nplaza 11 ct 0 a las espirales y tas mesas de sacudidas . . ~11a ele las instalaciones simples n1ás grandes operan en Palabora
Min1ng Company en Africa del Sur. Sesenta Y ocl10 conos Reichert tr
paradorl'S gravit11é tricos
297
onética de baja intensidad para extraer las partículas de magnetita. co1nplejo consiste de cuarenta y ocho unidades desbastaas-barredc)ras cada una con configuración de seis conos y veinte limor . d r· iadoras-reli111p1a oras con con iguraciones de ocho conos. La sección de conos de la planta produce un 1nejoramiento de OO: l , con t111a recuperación del 853 del material a menos 45 µm. El oncentrado carn bia de grado más adelante sobre mesas de sacudidas ara prodt1cir co11ce11trados finales de uranotorita y badeleyita.
~=circuito
pirales Los concentradores en espiral han encontrado, por muchos años, muchas variadas aplicaciones en el procesamiento de minerales, pero
Figura 10.17 Concentradores
de espiral Humphreys.
.,
Co11ce11 traczon por gravedad
298
tal vez s11 uso 1nás extenso ha sido e 11 el tratamiento d e depósitos de playa tales como aquellos portadores de ilmenita, rutilo, zircón y m0 . nacita (capítulo 13 ). El espiral Humpl1reys (figura 10.1 7) se introdujo en 1943. siendo st1 pri1nera aplicación industrial en las arenas portadoras de croino. 1 6 El espiral Humphreys está compuesto de un conducto 11elicoidal de sección transversal semicircular n1odificado. La pulpa de alimentación de entre 15-453 de sólidos en peso y con variaciones dentro de un tamaño de 3 mm a 75 µm, se introduce por la parte superior del espiral y a medida que fluye espiralmente hacia abajo, las partículas más gruesas y pesadas se concentran en una banda a lo largo del lado interior de la corriente (figura 10.18 ). Las puertas para eliminar las partículas de mayor densidad relativa están localizadas en los puntos más bajos de la sección transversal. El agua de lavado, que se agrega en el borde interior de la corriente fluye exteriormente a través de la banda de concentración. El ancho' de las puertas para extraer las bandas de concentrado se controla por separadores ajustables. El grado del concentrado que se toma de las puertas de descenso disminuye progresivamente, las colas se descargan por el extremo más bajo del conducto de espiral. En A~stralia se han usado por 20 años los concentradores de doble espiral con dos arrancadores integrados dentro de un espacio que rodea una columna común y recientemente la industria de mi· neral de hierro canadiense los empezó a usar. Radio exterior ----------
--
Partículas de baja densidad • Partículas de alta densidad o
Agua de lavado -r /
1
1
1 1 1 1 1
1 1
1
1 1
1 1
1
1
1
1
1
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1
1 1
1
' Colas
Medios ; Concentrado
Figura 10.18 Sección transversal de 1
ª
. corriente en el espiral.
dores gravi111 é trieos
299
En Mount Wright 4000 espirales de arranque doble e t, · s an meJoran. 1 ., una mena de 1ema tita especular a 5000 t h-1 con una recuperac1on
0%. Los espirales están hechos con pendientes de inclinación variable. ángulos P?Co profundos se usan para las operaciones más difíque i~~l1c~n pequeña diferencia en la gravedad específica, los los mas i11clinados proporcionan mayores capacidades pero pron co11ce11tra~os de ~rada relativan1ente bajo con altarecuperación, enos que la diferencia en gravedad específica entre los valores y la ga sea ma~,ror que la unidad. La capacidad varía de 1-3 t h- 1 con · les de baja pendiente l1asta casi el doble para las uni_,dades más ·nadas. La longitud del espiral normal1nente es de cinco o más vuelpara trabaj o desbastador y tres vueltas en algunas unidades de pia. Debido a que el tratamiento por separadores es espiral, implica o de gran 11(1mero de u11idades. la eficiencia de la separación es y sensitiva al sistema de distribución de pulpa que se emplea. La de u11iforn1 idad e11 la alimentación da por resultado caídas sus·al es e11 la ~fic iencia de la operación y lleva a severas pérdidas en ., cuperac1011. Los moder11os espirales son construidos de fibra de vidrio y plás, con revesti1niento de hule y un espiral gemelo capaz de tratar 1 t h- el peso de la alimentación es menor de 70 Kg. Dentro de un bastidor ligero de tubo se puede11 incorporar catorpirales gen1elos y se instalan como un 1nódt1lo capaz de tratar 40 t h- 1 • Los módulos integrados se ob tienen completos con as de distribución de alimentación~ galería d e agua Y mangueras productos. ., to disminuye significativamente los tien1pos de co nstrucc10~ de ta y proporciona facilidad en el mante11imie11to y ope~ac1ó11 , bancos modulares simplemente se enlazan dentro del sistema 2 ·o con componentes estándar. de sacudidas
de agua corre sobre una superficie plao una capa fl uyen te . 1 , , xima a dicha superficie se retarda por a 1 e aguba mba~dproobre dicha superficie Y la velocidad at1agua a sor 1 a s · l ~. .dui~n .. a la superficie del agua. ~i se in trodu:c11 part i..ct1 as en el interior de la capa, las part1culas 1)e<.¡t1enas 110 Sl: n1?"-. l partículas grandes, puesto que estara11 •..,idamente como as
.,
Concentraczon por gravedad
300 •
Aumentar la veloc1- ___.,, dad del
agua
e
Partículas de baja D.R.
O Partículas de baja D.R.
~
Agua .-- ~ Superficie sólida
Figura 10.19 Acción de una capa fluyente.
sumergidas en la porción de la capa de movimiento más lento. Las partículas de alta densidad relativa se mueven más lentamente que las partículas más ligeras y en esa forma se produce un desplazamien· to lateral del material (figura 10.19). La capa que fluye separa efectivamente las partículas gruesas ligeras de las partículas pequeñas pesadas, Gaudin 6 analizó matemá· ticamente el efecto. La separación por película o capa fluyente se utiliza en el con· centrador de mesa de sacudidas (figura 10.20) y desde el punto de vista metalúrgico es la forma más eficiente de co11cen tractor por grave· dad~ es el que más se usa para tratar las corrientes más pequefias de flujo las n1ás difíciles y produce concentrados finales a partir de los productos de otras formas de sistemas gravimétricos. Este concentrador consiste de una cubierta ligeramente inclinada, A: sobre la cual la alimentación con casi 253 e11 peso de sólidos, se i11troduce e11 la caja de alimentación y distribuye a lo largo de C: el agua de lavado se reporta a lo largo del resto del lado de alimentación desde el canal D. La mesa vibra longitudinalmente, por medio del mecanismo B, usando carrera le11ta hacia adelante y un rápido retorno, <;;;:
Agua
Alimentación
e
Mecanismo terminal 8
A •
Figura 10.20 Mesa de sacudidas.
• •
dores gravi111étril·o s
301
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•
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O
M inerales de baja densidad () M edios M inerales de alta densidad
e
Figura 10.21 Distribución de los produ ctos de la mesa.
causa que las partículas minerales se arrastren lentamente a lo e la cubierta paralela a la dirección del n1ovimiento. De este los minerales están sujetos a dos fuerzas; la debida al movimien,....esa Y otra perpendicular a la anterior debida a la capa fluyente El efecto neto es que las partículas se mueven diagonalmenés de la cubierta desde el extremo de la alimentación y como de la capa depende del tamaño y densidad de las partículas, rán un abanico sobre la mesa, las partículas más pequeñas y das viajan más alto hacia la artesa de concentrado en el ex tree, mientras que las partículas más ligeras y grandes se lavan la artesa de las colas, las cuales corren a lo largo de la Iongimesa. La figura 10.21 representa un diagrama idealizado de · n de los productos de la mesa. Frecuentemente se usa ldustable en el extremo de los concentrados para separar o en dos fracciones: un concentrado de alto grado y una
medios. tica
ae introduce
una alimentación de capas n1últiples facilitando que se traten tonelajes mucho más grandes. La vertical debida a la acción de sacudin1iento ocurre de. nto ranurado, el cual es paralelo al ej~ mayor de la ente disminuye desde una altura máxima en el • hasta que se desvanece cerca del lado opuse d~ja plano (figura l 0.21 ). Las partíct1las se es-
. , Co11centraczon por gravedad
302
tratifica11 et1 las cavidades protegidas detrás ele las tab las de re tención de manera qt1e las más finas y pesadas queda11 en ~I fon_do Y Jas Partículas n1ás grt1esas y ligeras estarán c11 la parte st1per1or (figura 10.22). Los estratos de partículas se mueven a través de Ja~ tablas ?e reten. ción (riffles) por la acción del empuje de la ntteva al11n.enta~16.n Y Por la capa fluyente de agua de lavado. Debido a la paulatina dlffi1nt1ción (al1usamiento) de las tablas de retención, las part1culas clasificadas progresiva1nente más finas y las partículas de más alta densidad conti11uamente se desplazan por el contacto con la capa fluyente de ag11a que sobresale de ]as tiras de retención. La co11ce ntración final tie11e lugar en el área si11 tablas de retención en el ex tremo de 1-a cubierta, donde la capa de material generalmente tiene solame nte una o dos partíc11las de proft1ndidad. Muchos otros factores desempeñan una parte importante en las separaciones en mesa. incluyendo la forma de la partícula y el tipo de cubierta. Las partículas planas, tales como la mica , aunque ligeras, no ruedan fácilmente a través de la cubierta en la capa de agua~ éstas se adhieren a la cubierta y son llevadas hacia abajo hasta la descarga del concentrado. Además, las partículas esféricas densas se mueven fácilmente dentro de la capa hacia la artesa de las colas. Las cubiertas de la mesa normalmente se construyen de madera re· vestida con material que posee un alto coeficiente de fricción, tales como el linóleun1, hule Y plásticos. También se usan c11biertas de fibra de vidrio las cuales, aunque más costosas, son extremadamente duras al desgaste. Las tiras de retención sobre tales ct1 biertas se integran como parte del molde. El ta1n~ño de partícula desempeña 11n papel tnuy iiriportante en las scpar~c1oncs :~ mesa; a medida que aumenta la gama de tamaño e~ una a~mentac~?n de mesa, la et'iciencia de la separación disminu1·e. S1 ~na aliment~c1on de mesa está formada de uiia amplia gama de ta· manos de part1cula, algunos de esos tamaños 110 se limpian eficiente· mente. Como se puede ver en la figura lo. 2 l , en una separación Agua
o o
e .
Cubierta
Figura 1O.22 Estratificación vertical ~ t ~ 1 . e n re as tahlas de retención o rifflcS.
.
,
.
dores gravzr11etrzcos 303
lizada, los 111edios que se producen no son ''ve d d d. '' t, l d . r a eros me ios , ecir. p~r ICll as e mineral Y ganga asociadas, sino partículas pes relat1va111en.te g~uesas Y partículas finas ligeras. Si esas partícuregresa11 al c1rcu1to de molienda, junto con los verdaderos medios . . ' uelcn tn11ecesar1amente. Puesto (}UC la tabla de sacudidas separa efectivamente las partículas s gruesas de las partículas densas finas, es práctica común clasila alin1en tación, puesto que los clasificadores colocan tales partís de11t1·0 del mismo producto, en base a sus velocidades iguales de tan1ier1to. Para alimentar una gama de tamaño tan estrecho como posible a la mesa, generalmente la clasificación se realiza en hiclasificadores de grifos múltiples (capítulo 9), comprendiendo el dueto de cada grifo una gama estrecha de partículas de igual veload de asentan1iento, que se alimentan a una serie separada de mesas sacudidas. Un concentrador gravimétrico típico que emplea mede sacudidas (figura 10.23) puede tener una molienda inicial en ·nos de barras, para liberar mineral a un tamaño tan grueso como posible para ayudar a la separación. Los productos del hidroclasifir ali111e11 tan a una serie de mesas separadas, los medios se remuelen s de reoresarlos al hidroclasificador. Las mesas qo n tablas de reten(rifíle~) o 1nesas de arena, operan normalmente con tamañ~s de entación que varían de 3 mm a l 00 µm y el derrame del h1droAhmentac1on
Molino de barra
Molino de
Molino~----+-------;
bolas
de bolas
of f
Hidroclas1ficador
Mecltos
.-----
Medios
Ctclón uff
off
Mesas de gruesos
Mesas de finos
Mesas de medianos
Mesas de lamas
Colas
0-...tfldo
.
d'd
, . o de concentrador en n1esa de sacu 1 as .
•23 Diagrama de fluJo tiptc
.,
Co1zcentraczo 11 por gravedad
304
clasificador. que consiste principalmente de partículas más finas que éstas, ge11cral1nente se espesa y después se distribuye a inesas ct1yas cubiertas tie11en una serie de ¡1lanos más bie11 que tablas de retención
y se deno1ni11a11 111esas de lamas. El desaguado del derrame del l1idroclasificador frecuentemente se efectúa en hidrociclones, los que extraen además partículas menores de 1O µm p1·esentes en el derrame que no se separan eficientemente por los métodos gravimétricos, debido a sus velocidades de asentamie11 to ex tremad amen te bajas. Las etapas sucesivas de nueva 1nolienda son una característica de todos los concen tractores gravimétricos. El mineral es separado en todas las etapas en un estado tan grueso como es posible para lograr una separación razonablemente rápida y por consiguiente altas producciones. La capacidad de una mesa varía de acuerdo al tamaño de las partículas de la alimentación y del criterio de concentración, pudiendo 1 1 nianejar las mesas hasta 2 t h- de arena de 1.5 mm y tal vez l t hde arena fi11a. En materiales de alirnentaciót1 de 100 a 150 µm las 1 capacidades de las mesas pueden ser tan bajas como O.5 t h- . Sin embargo, en la~ alimentaciones de carbó n, que la mayoría de las veces se trabajan en mesa de tamaños hasta de 15 mm , es frecuente encontrar capacidades inucl10 más altas. Una alimentación normal de carbón crudo de n1enos de 5 mm se puede trabajar en mesa con alta eficiencia a 12.5 t h-1 por cubierta, mientras que no son raros los tonelajes hasta de 15 t h- 1 por cubierta cuando el tamaño superi or en la alimentación 17 es de 15 n1111. La i11 trod~cción de las unidades de doble y triple cubierta (figura l 0.~4 ~ _l1a mejorado la relación capacidad/área a expensas de algo de flex1b1l1dad y control. La separación .puede ser influenciada por la longi tt1d del recorrido q~c se altera mediante un volante manual sobre el vibrador. o mecan1s1110 . de la cabeza y por la velocidad reciprocan te . La longitud del reco:r1do generalmente varia dentro de la gama de 1O mm a 25 mm o :nas, estando la velocidad entre de 240 a 3 25 1 · u a al1men tación fin . · go pes por minuto. n .d , a req uiere generalmente mayor velocidad y un reco· rr1 o mas corto qu e una alimentación . 1 cabeza está d. - d gruesa. El mecanismo de a ise11a o para dar u11 recorrid 'd d a rncdida que va 11 acia d que aumenta en veloc1 a a e1ante hasta que la · un alto a11 tes d e ser brusca n , t . . mesa es sacudida por . 1 en e invertida pe ·t· d arti· cu las resl1aler1 11acia adelante d ~ rm1 1e11 o que las p . 0 lento debido a su rnayo . urantl; la mayor parte del recornd 1 . El i11ecanismo de la cabeza de . r impuso
°
. , . ort'S grav11t1c~ tr1c·os
parad
305
Figura 10.24 Mesa de triple cubierta.
na n1csé1 Wilflcy estándar (figura 10.25) consiste de dos articulacioes irnpulsadétS poi· un pitman P. La articulación posterior B está asenda contra tina e11samb ladura fija e, mientras que la articulación fronl A, está S<)f>Orta da sobre un yugo D, conectado a la cubierta de la esa. El siste1na se mantiene unido por un resorte E y es impulsado por excéntrico y el pitman. En el comienzo del recorrido hacia adelante, s articulaciones están en su posición más plana y el resorte en comresión máxi111a. A medida que el pitman se eleva, las articulaciones inclinan: su ángulo más agudo qt1eda en la parte superior del reco'do cua11do la mesa alcanza la velocidad 1náxi1na. Cua11do el pitman esciende, el ángulo de la articulación se abate o a¡Jlana Y bruscamente ••
Piaura 10.25 Mecanismo de la cabeza de la mesa Wilfley.
.,
306
Co1zcentraczo11 por gravedad
se invierte la dirección de la 111esa ~la descon1presión del resorte ayuda en cierto grado al recorrido hacia adelante de la mes~. .; La ca11tidad de agua qt1e se usa en la pulpa de al1me~tac1on :_aría, pero para mesas de mena normales, la dilución de la al1men tac1on es de 20 a 25 3 e11 peso de sólidos, n1ientras que para las mesas de carbó11 se usan pulpas de 33 a 40o/o de sólidos. Además del agua en la pulpa de alin1e11 tación, sobre la mesa fluye agtta clara para !avar el concentrado fi 11al. Esta agua de lavado varía desde unos cuan tos litros hasta casi 100 1 niin - 1 de acuerdo a la naturaleza del mél.terial de alimen tació11. La pendie11te de las mesas desde la alimentación hasta el extren10 de la descarga de colas y el ángulo correcto de inclinación se obtiene por inedia de un volante manual. En la mayoría de los casos la línea de separación de las diferentes partículas es claramente visible sobre la 1nesa, de manera que fácilmente se hace un ajuste. La mesa está ligeramente elevada a lo largo de la línea de movimiento desde el extremo de la alimentación 11asta el extremo del concentrado. Esta pendiente moderada sobre la cual viajan con rnás rapidez las partículas de alta densidad que los minerales de baja den· sidad, mejora grandemente la separación, permitiendo que se haga11 cortes mucho más claros e11tre el concc11trado, medios y colas. La cantidad correcta de la elevación extrema varía con el tamafl.o de la alimentación y es mayor para alimentaciones más gruesas y de grave· dad más elevada. La elevación extrema nunca debe ser menor que el ahusan1ie11to de las mesas de retención (riffles), por lo tanto existe una tendencia para que el agua fluya hacia los ex tremos de éstos, más bien que a través de ellos. Las elevaciones ex tremas normales en las mesas para mena varían de un máxim o de 90 mm para una arena gruesa pesada hasta 6 mm para una alitne 11 tación extremadamente fina. Las me_s~s conc~ntradoras de mena se usan principalmei1te para la con.cent_rac1?n de minerales de estaño, l1ierro, tungste110 , tantalio.mica. bar1~, t1tan10 , zirconio y en una extensión 111 enor oro, plata, toriO· ura~10 ~Y ot:os. Si11 embargo , el mayor uso sini¡)le de las mesas de sa· cud1da:s est~ en e~ lavado _de carbón. Se estitna que 45 millones di; toneladas d~ carbon metalt1rgico son lavadas antialnlente sobre mesas solame11te en los Estados U11idos de N · 1s · ·orte·a111 é rica. Las 1nesas. de sacudidas y otros proc,,so ~ . , . eq_.:artO "' s grav1metr1cos, r ~grandes ca11 t1dades de aoua En ciertas c · · !-•~' 0 1 rcunstanc1as. especJaU....• donde el agua es muy escasa · se usan las te' e111cas · d e separac10 · 'n el!
ª'ª
do res gravimétricos 307
(Tttnas veces se usan las mesas neuma'tz·cas e ·, t,, · Al . e ., , . n un1on con ecn1cas 5eparacion
_m_agnetica Y de alta tensión se utilizan para el trata·ento de dcpos1t os de arena de playa En tales trat · t . · am1en os, no so1aente es necesaria la conservación del agua, sino que Jos costos de esaguado del co ncentrado gravimétrico pueden resultar prohibitivos. Los principios de la separación en mesas neumáticas son similares aquellos del trabajo de las mesas en húmedo. Las mesas neumáticas un nlecanismo de impulso para mover la alim entación a Jo largo e una ct1bierta plana con mesas de retención (riffles) y continuamente sopla aire hacia arriba a través de un capa porosa. La estratificación ducida es algo diferente de la que se obtiene en las mesas en húmeo. Mientras que en las mesas en húmedo el tamafio de las partículas menta y disminuye la densidad desde la parte superior de la banda e concentrado hasta las colas, en una mesa de aire t anto el tamafio e partículas como la densidad disminuyen desde la parte superior cia abajo, teniendo las partículas más gruesas en la banda de medios densid ad más baja. Por lo tanto el funcionami ento de las mesas neuáticas tie11e efecto similar a la clasificación hidráulica .5 Las 1nesas n eumáticas se usan en algunas plantas de lavado de rbón y st1 uso es importante en el beneficio de los asbestos.
Bartles-Mosley
.,
En años recientes se logró un avance importante en la separac1on
4
vimétrica fi na con la introducción del separador Bartles-Mozley. e se usa para la recuperación de partículas con un tamaño super a 100 µm y un tamaño inferior a 5 µm o en el cas.o de or?, Y ta, hasta 1 µm se pue den alc anzar velocidades de al1men tac1on ta de 5 t h-1. t 9, 20 El concentrador (f.igura 10.26): el cual ~s ~el . t e de cuarenta cubiertas. de fibra de 'Capa fl uyente cons1s . de v1dno, r 1 5 m de longitud, dispuestas en h Po una de I I m d e anc o · . fi · · d uno de 20 cu b1ertas. La super ic1e de dos emparedados, ca Id d . . , unida a las capas cercanas por mo uras e cubierta es lisa Y esta . además para formar el d las cuales sirven e 12 mm de espesor,. d las cubiertas se sostienen sobre de Ja pulpa. Los montajes , e 1 de 1 a 3° de la horizontal , de suspensión, con un angu ~ . , . de pos1c1on 11 bre. 'lila estructura d~ .~ce~o al se localiza centralmente entre taje de transm1s1on rntegr, mpuesta por un peso desbaaredados de cubierta Y esta ~~rriente directa de velocidad pulsado por un motor de
ª
:200 \\'.
.,
Coiicen traczon por gravedad
08
Figura 10.26 Mesa Bartles-Mozley .
I·
·I
2 527mm x 1829mm En~
de váMdas agud lahmen1ac1ón
1
1
1
Cables de suspensión
2 sandV{Jches cada Alimentación
E
::
~
E
-º,,... ~
Agua de lavado
uno con cubiertas
de 20 5·0 '
lC
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- ---. t.. - . -.- -- --:..
C1lmdto Estructura
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ID
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1
l Concentrado
Artesas de productos Colectando
-·
Descargando
Figura 1O.27 Operación del concentrador Bartles-Mozley.
' °fllClar
.
,
.
'lldores gra111nze trzcos
309
El lodo de alin1en tació11 se distribuy ·r , e un1 01~·1nemente a todas las . b uarenta cu 1ertas a traves de un simple sistem d t b , ·te qt1e cada una sea alimentad a e u er1as, que per1 •, a en cuatro puntos a través de su b, · Cho Durante la operac1on de la m · . . esa, que as1camente es un proceso mi-i11ter1111te11tc, la alimentación corre sobre 1 b. t . as cu ier as por un eríodo de hasta 35 minutos, dependiendo de la naturaleza del mate·a1 que se trata, después de lo cual la alimentación se interrumpe utomáticamente por una válvula que se opera neumáticamente con clinación sin1t1ltánea de la mesa (figura 10.27). La mesa se inclina rimero para desaguar Y más adelante hasta 45° para el ciclo de lavao, mecliante un cilindro de aire. El agua se alimenta a las cubiertas a aja presión a una velocidad de 700 1 min- 1 a través de las lineas de ulpa hasta por 72 s para extraer el concentrado asentado, para lo 1 al son necesarios 3 50 l h- de agua de Ia,·ado. Entonces, el montarle la cubierta vuelve au temáticamente a su posición original, se ·erra la válvula del agua de lavado y la de alimentación del lodo se abre ara comenzar el siguiente ciclo. Puesto que el separador es un apato semi-co11tinuo, los concentrados nonnalmente se juntan de·ntro un tanque de compensación agitado antes de pasar como alimención a la siguiente etapa del proceso. 21 Las principales ventajas de este separador son:
, . de alta capacidad capaz de tratar alrededor de 1. Es una maquina 1 min-
450 1 de pulpa. 2. Debido a su alta capacidad, es capaz de trata~ una pulpa muy diluida con un bajo contenido de minerales va~1osos. . . ra la máquina es pequeno . 3. El espacio necesario pa., . uiere cimentación. , · d posicion libre Y no req 4• La maquina es e , d mente bajo; con un proEl consumo de energ1a es extrema a cientos de watts. medio de sólo unos pocos d dentro de la 1nayoría de los máquina se puede acomo ~r una perturbación. . con poca o ning f1 d --·as e UJO • buena hasta 5 #A m. uperación de minerales es de lavado el concentrado áquina consume muy poca ~guampletame~te deslamado Y ~ce en forma densa, casi co . , n adicional en mesas una concentrac10 y apropiado para
as.
·d t. ne un lugar establect o ncentrador Bartles-Mosley a~oraal~: Inicialmente fue desachos m1ner . -·· Y se usa para mu
.,
Concentraczon por gravedad 310
•
Flotación de pirita
. - - - - - - - - ¡ Sobretamaño Colas •
Ciclones
• Subtamaño
, Concentrado de pirita
Relaves
Mesas Bartles· Mozley Medios¡ •
11
-
Relaves ~esas
Holman
'
.
Concentrado
-
•
-
•
Colas
Figura 10.28 Diagrama de flujo de la planta de estaño de la Ecstall Mining Ltd .. en Timmins, On tario, Canadá.
rrollado para la recuperación de casiterita fina de las menas de estaño en Cornwall, pero también se usa provechosamente para la recupera· ción de mineral fmo de los viejos terrenos y depósitos de colas. Una de las instalaciones más grandes está operando en la Ecstall Mining Ltd., cerca de Timmins, Ontario. Estos separadores se usan para recuperar estaño desde l 0.000 t d- 1 de las colas de la flotación de plomo, zinc. cobre y pirita. Primero se desechan los tamaños mayores por ciclones y después los finos, se ensayan alrededor de O.18% Sn y se alimentan a cuarenta y cinco concentradores Bartles-Mozley, colocados en tres hileras paralelas (figura 1O.28 ). Las 5 5O t d - i de concentrado que se producen en los separadores Bartles-Mozley se ensayan O. 7% de estaño y arriba de 60% de recupe· ración~ e1 grado se eleva hasta casi el 2 7-28o/o de estaño por trata· miento sobre mesas Holman, con una recuperación de 75o¡0 del est&n° en los concentrados Bartles-Mozley. 2 o Además de la casiterita, las partículas finas de wolframita y tanta· lita, en las menas y minerales se encuentran otros minerales pesados que se pueden tratar con facilidad. Por otro lado despierta intefésd posible empleo para la recuperación o extracció~ de otros minerale como la molibdenita, mica, monazita, rutilo, scheelita y zirc6n; taf11' bién se estudia la recuperación de óxidos de los minerales y desecl1°s metalúrgicos.
aradcJr de ba11da transversal Bartles
311
ARAOOR DE BANDA TR,\NSVERSAL BARTLES Esta n1áquina es un desarrollo reciente en la concentración ......gravitrica y se pretend e mejorar o enriquecer los concentrados del contrador Bartles-Mozle Y. en la gama de tamaño de 100-5 µm. Este pador consiste (figura _10.29) de una banda sin fin de PVC de 2.4 m ancho, cuya superficie superior está inclinada desde una elevación ntral longitud inal hacia ambos bordes laterales. La banda horizontal mueve Jogitudinal Y lentamente sobre las poleas motriz y guía coadas a 3 m de los centros. Un contrapeso rotatorio imparte un ovimiento orbital a la banda . El montaj e de la banda está libremensuspcndido de la estructura principal por cuatro cables. El material alimentación se introduce a lo largo de la mitad de la longitud de vación central. Las partículas de mineral pesado se depositan sobre banda mien tras que el material ligero de la ganga, se mantiene en spensión por e] corte orbital, fluye hacia abajo de la banda. El con-
.29 Separador Bartles de banda transversal.
.,
Concentraczon por gravedad
312
centrado viaja de lado en la banda desde la zona de alimentación a través de una zona de limpieza donde las partículas de los medios se lavan hasta llegar a un canal de medios. Finalmente los concentrados lir11pios se descargan sobre la polea guía. Esta máquina está en operación en las minas de estaño Geevor, Comwall, con resultados promisorios.2 2 REFERENCIAS 1. Michcll, r. n
Osborne, D.G., Gravity concentration in modero mineral processing, Cl1et1z. l11d. 58 (enero 19750. 2. Terrill, l. J., y Villar, J. B., Elements of high capacity gravity separation, CIM Hull. 68. 94 (mayo 197 5). 3. Patcrson, O. D., How many lov.1grade ores are now being recovered by gravity concentration, lVorld Mining 30, 44 (julio 1977). 4. Taggart, A. 1:., Handbook of Mineral Dressing, \Viley, Nueva York, 1945. 5. Pryor, I:~. J., Mi11eral Processing, Elsevier, Londres, 1965. 6. Gaudin, A M., Principies of Mineral Dressing, McGraw-Hill, Nueva York, 1939. 7. Richards, R. H. y Locke, S. B., Textbook of Mineral Dressing, McGraw-Hill, Nueva York, 1940 8 Ottlcy, D. J., Technical, economic and other factors in the gravity concentration of tin, tungsten, columbiutn, and tantalum ores, lvlitterals Sci. Engng., 11, 99 (abril 1979). 9. Zimmcrman, R. I·:., Batacjig-aane\vimprovedBaum-typcJigfor clea ningcoarseand fine sizes of coal, Min. Cong. J. 43 (mayo 1974 ). 10. Zimmerman, R. E., Performance of the Batac j ig for clcani11g fine and coarse coa! sizes. Trans Soc. Min. Engr1g Allv!E 258, 199 (scptiem bre 197 5). 11 . \..'.11cn, W. L., Batac jig in fivc U. S. plants, Mi11ing Eng11g., 32, 1346 (septiembre 1980). 12. Adorjan , L. A., Mineral processing, Min. Ann. Rev. 225 ( 1975). 13 . l;erree, T. J., An expanded role in minerals processing seen fo r Reichert cone. ,~in Engng 3. 29 (mano 1973). 14. Anon., How Reichert cone concentration recovers n1incrals by gravity , WorldMini11¡ 30, 48 Gulio 1977). 15. l7orssberg, K. S Y Sandstrom, E., Operational characteristics of the Reichcrt Cone in ore processing, 13 th IMPC, Warsa~·v 2, 259 (1979). 16. Hubba:d, J. s_., Humphrcys, l. B., y Brown, E. w., How Humphreys spiral conccn· trator ts used in modern dressing practice, Mining World (mayo 1953). 17. ~erry, R. L.. Minerals concentration by \vet tabling, Minerals Processing 15, 14 Qu· 110/agosto 1974). 18. Ticrnon, C. H., Concentrating tables for fine coal cleaning, l\.fining 1:,,ngng 32.1228 (agosto 1980). 19. Burt, R. O. Y Ottley, D. J., r:ine gravity conccntration using tl1c Bartles·Mozle)' concentrator, !11t. J. ftlin. Proc. 1, 34 7 ( 1974 ). 20. Burt. R. ~., c;ravity conc~ntrati~n of fine minerals, Chen-z. Iiid. 64 (enero t 975). 0 21. Anon., Rt:cent advanccs m grav1ty conccntration s Ar. · ~r.· E gJ 9 (Juh 19 9). , . Jr1can i r1zn. ngn . y
6
22. Burt, R. O., On stream test\vork of tl1c Bartles Crossbelt concentrator. fffin Mal 631 (dicit:mbrc 1977).
;\PÍTULO 11
.,
RODUCCION
La separaci¿n en. medio pesado (o separación en medio denso SMD ceso de f lotac16n Y hundirniento) se aplica a la preconcentrade minerales, es decir, a desechar la ganga antes de la molienda la liberación final. También se utiliza en la preparación de caraca producir un producto final comercialmente graduado, seo el carbón limpio de la pizarra más pesada o del carbón de tenido de ceniza. ~rincipio, es el más simple de todos los procesos gravimétricos · o un gran método estándar de laboratorio para separar minediferente densidad relativa. Se usan líquidos pesados de una apropiada, de manera que los minerales más ligeros que el ~ndan a flotar, mientras que los más densos que él se asien11.1 ). Puesto que la mayor parte de los líquidos que se ¡l¡tboratorio son tóxicos o despiden vapores da~ !nos, en las J.i:¡dustriales el medio pesado es una suspens1on espesa o ' mineral pesado en agua, que se comporta como
. . frcece .algunas ventajas sobre otro~ procesos grav1me,
ieae la capacidad para hacer separaciones claras a cua_l.n dn 'W'i'•
alto grado de eficiencia aún en presencia con , · d ·d d d
~de material de densidad prox1ma. La ens1 a 313
e
Separación en medio ¡>esado 314
. ' Alimentac1on
Minerales de
O.R. -2.8
Medio fluido
O.R. 2.8
Minerales de
O.A - 2.8 (Se hunden)
{Flotan)
Figura 11.l Principio de separación en medio pesado .
·, de controlar estrecham ente dentro de una densidad . . . separac1on se pue relativa de± 0.005 kg 1-1 y bajo cond1c1o ncs normales, e~ posible rnantenerla por períodos indefinidos. Sin etn ba~go, la d~ns1dad de sep~ ración se puede cambiar a voluntad y co n cierta rap1de~, p.ara servir a diferentes necesidades. El proceso, sin embargo , es mas bien costoso, principalmente debido al equipo aux iliar que se necesita para lim1 piar el medio. La separación en medio pesado es aplicable a cualquier mena en la cual, despttés de un grado de liberación apropiado por molienda. la diferencia entre la densidad relativa de las partículas que compensan el costo de un tratamiento adicional de las que no lo compensan es suficiente. El proceso se aplica con más frecuencia ctiando la diferencia en densidad se presenta en una partícula gruesa, ya que la eficiencia en la separación disminuye con el tamaño debido a la velocidad más lenta de asentamiento de las partículas. Las partículas preferiblemen· te deben tener más de 3 mm de diáme tro , en ct1yo caso la separación pt1edc ser efectjva en ttna diferencia en la gravedad específica de O. l o 1nenos. Sin embargo, la separación hasta 500 µm de tamaño se efectúa mediante separadores centrífugos. Con tal de que exista ~na diferen· cia de densidad , no hay límite de tamafio superior excepto el que determina la capacidad de la planta para manejar el material. En un. medio pesado la separación es posible con menas en tas que los minerales estén burdamente unidos. Si los valores están fina· mente d.iscminados, no se puede desarrollar una diferencia apropiad~ de de.~s1dad entre las partíct1las trittiradas por aplicació11 de una trt· turac1on grL1csa. Sin en1ba~go , la preconcentración es posible sobre algunas me· nas que contienen valo r· 1 _ res inamen te c.liseminados tales como a menas de estano de Cornw 11 L . . ' o t , , cas1ter1ta se encttentra en filones ve as con algLtn g1·acto de estructura bandeada e11 los cuales está aso-
ª· ª
3JS
da ·()tl tras , . i11i11t~1·~tll!S (i~ ·ilt· 1 gr:avetl\t lf , ,,. .. ' · 1furos dl 1n 'ITO, arsen ico y <:oh r , . , , es pee i l 1ca 1a les co1n o 1os ·erro· Por • conshi.ui ·nte los._ fra, .isi coino la111bién los óxidos de ' 111 e 11 t os l Ie f i1( • 1 • ¡ er,1lt's ltt;Jl ·11 t1J1~1 cJt 11sitl,icl i 11 ,-.. ()tl <.¡t1e Ct)11tiL~11cr esos ' 1:s ' 11t ,1 <. 1t 1e e 1 l 1 0 tanto. 1:1 • ·paraei6n se l'ft•ctú·i . f . < cscc 10 si licioso y por Hmi11a (it' .1,ty'. .lon acilid
1110 lo · , ,, ,t t<1 co 11 m1t1erae hierro situac ión que se cncuentr·i f s oxic os Y sulfuro5 . ' rect1e 11 t e111c11 te un bue · )oest111a Jllt11a Cil~ wolfrar11 ¡0 e 11 l:; rai1c1a ,· , c.1or1·
1~1 1·ol;~l
fL'S't)~lltlo
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'"
ª
DIO PESADO
Los líquidos pesados tienen a1nplio t1so en el laboratorio para va. las técnicas gravimétricas de separación de 1nenas. La prueba de Utdo pesado se lleva a cabo para detern1i11ar 1,1 posibilidad de efecla separación en medio pesado de tina n1ena partict1lar y detcrasí la densidad de separación económica; también se usa para ar la eficiencia de un circuito de 111edio pesa(lo existente corrienpruebas sobre los productos flotantes y los prodttctos que se SLln para deter1ninar la cantidad de 1naterial ft1era de lt1gar e11 esos os. El objeto es separar Jas muestras de mena en una serie de es de acuerdo a su densidad, estableciendo así la relación cntminerales de alta y baja densidad relativa. lietrabromoetano (TBE), que tiene una gravedad específica de USa comúnmente y se puede diluir con espíritu blanco o ~e de carbono (densidad relativa 1.58) para dar una vana-
idades menor de 2.96. ofonno (den. rel. 2.89) se puede mezclar con te~raclocarbono para dar densidades de I .58-2.89. Para densidades
Separación en medio Pesado
316
etileno es el Iíq11ido más útil, diluido hasta de 3 .3' el yoduro e mt f fato de trietileno ( triethyl ortho ·0 con or o os · cua11do sea necesari . , . . solución de malonato y formato de phospha te). La soluc1011 Cler1c1 ( 4 2 ¡ Oº C , 5 O densidades de hasta . a ,_ o . a talio per1n1te separaciones a 12 O k 1 - 1 m ct· · de hasta . g e 1ante 90ºC Se pt1eden lograr separaciones .. ., · h .d t 'tica es decir por u t1l1zac1on de la fuer. el t1so de la 11iag11eto z ros a ' ' ., que se produce en la soluc1on de una sal para. . . 1 za d e peso a d ic1ona , . , · d ·t, en un gradiente de campo magnet1co. Este magnet1ca cuan o se s1 ua . · d ·, se apli'ca principalmente a los minerales no·mag. tipo e separac1on , 3, 4 néticos con un tan1año limitado de part1cula men~r de 50 µm. , . gases tox1T o d os l os líquidos pesados producen emanaciones·dde Cl · · cos y se deben usar con ventilación adecuada; .los líqu1 os enc1 ~on extremadamente venenosos y se de ben maneJ ar con ex tremo cuida· do. Por consiguiente el uso de líquidos a escala industrial no resulta práctico y los procesos industriales emplean sólidos finamente moli· dos suspendidos e11 agua. d
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•
Suspensiones Co11 una concentración menor del 303 en volumen, las suspensio11es de sólidos finamente molidos en agua se comportan como fluidos newton ianos simples. Sin embargo, arriba de esta concentración, la suspensión llega a ser no-newtoniana y se debe aplicar un cierto esfuerzo mínimo o esfuerzo de cedencia antes de que ocurra el cizallamiento y el movimiento de la partí cu la pueda comenzar. Así las partículas pequeñas, o aquellas próximas a la densidad n1edia, son incapaces de vencer la rigidez que ofrece por el medio antes qt1e se pueda realizar el movimiento. En cierta medida, es posible vencer esta rigidez ya sea increme11tando 1as fuerzas de corte sobre las partí cu las o disminuyen· do la viscosidad aparente de la suspensión. Es posible increm~ntar la ftterza de corte sustituyendo la fuerza centrífuga por la de gravedad. El efecto viscoso disminuye agitando el 1nedio, lo que ocasiona que los elementos del líqttido sean cortados en relación de unos a otros. E.n práctica el 111edio nt1nca es estático, ya que se le itnparte rnov1m1e~to por 1nedio. de paletas, aire. etc .. y también por el mis01º material en asentamiento. Todos estos factores al d · el esfutrd d . . , re uc1r zo . ,e ce encia, tienden a producir una (}ensidad d e apar t a do o seP8rbac_10~ tar1 cercana como sea posible a la densidad del medio en el ano.
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.. .-.tes de separación czpze,,
317
u na suspensión estable de densi·d d f' · Pa ra 1)rodt1cir r • . a su 1c1en temen te on una v1scos1dad razonablemente baJ·a es · C , , necesario usar parculas sólidas finas de alta gravedad específica, siendo necesaria la ·tación pa1·a mantener la suspensión Y para disminuir la viscosidad
rente . L?s sólidos que comprenden el medio tienen que ser duros, tcnde11c1a a eiilainar, ya que la degradación aumenta la viscosidad arentc por el itlcreinento del área superficial del medio. El medio separación se debe qaitar fácilmente de las superficies minerales r lavado Y debe ser recuperable de la sup erficie de las partículas fis de las menas lavadas. Los constituyentes de la mena no modifican medio y éste debe resistir ataqu es químicos como la corrosión. La galena se tttilizó inicialn1ente corno nledio y en estado puro ede dar u11a densidad de baño de 4.0. Arriba de este nivel, la sepaión de la 111e11a se retarda por la resistencia viscosa. La flotación espt1n1 a, que es tin proceso costoso, se c111plcalJa para limpiar el dio co11ta111i11ado, pero stt pri11cipa] dcsvc11taja es q11e la gale11a es ra111e;1te quebradiza. tie11de a c11la111ar fácil111c11tc }'tiende a oxisc, lo <1ue ¡Jerjudica Ja eficie11cia de la flotación. Actt1al111ente el tnedio de separación 111ás a111plia111ente usado para menas 111etalíferas es el t'errosilicio, mientras q11e la magnetita se en la pre1Jaracíón de carbón. La recuperación clel r11 edio e11 a111bos ses por separación magnética. La n1agi1etita (den. rel 5. 1) es relativa111ent~ barata y se us,1 para tener dc11 idades de baño hasta de 2.5 kg i -•. El ferrosilicio (den. rel. 6.7-6.9) es ur1a aleai..;i611de11i~r1·0 Y si licio no debe contener menos de 823 1=e y 15-1 C)o/o Si. Si el co11tcnide silicio es n1enor que J 53, ]¡1 aleació11 t<:"'11<.ier[1 ~! ~orroer·se,~111ic11que si es más de 163 Ja susce¡)tibilicl,1<.i 111,1g11t~ t1ca se vcr~1 111t1y cida. A 153 Si la densidad es (1.8 y st"' J1Ltccfe 1)re1)ar·¡Jr L111 111c_dio densidad 3.2. Se' producen varios taillí.lñ(lS clif'crc11tcs CICSCil~ 0)o/oltm hasta 953-40 µm, el niaterial 111ás fi11<) se c1~1¡Jlca l)étra _e l t 1"(1. to de 1as menas mas , r·nas 1 . El ferr<)SiJicio <1to1111zado co11s1ste , ele las red on d ead as que Prod ucen viscosiliadcs ¡1¡1arent.es 111a ~ - b1~11 4 3 0 Utiliza para producir densidades de bail de llasta · kg ·
ES DE SEP ARACION
"fizan varios tipos de rec1picri . . t e~s
Separación en medio pesado
318
Gravedad simple, sistema doble producto con bomba de flujo por torsión removedora de hundidos
Gravedad simple, sistema doble producto con compresora neumática removedora de hundidos
Figura 11.2 Separador Wem co de con o.
Las unidades de gravitación comprenden alguna forma de recipiente en los que se introducen la alimentación y los medios Y las partículas flotantes se eliminan con paletas o simplemente por derrame. La remoción de las partículas asentadas es la parte más difícil del disefi? del separador. El objeto es descargar las partículas asentadas sin eliminar en exceso el medio para evitar que cause perturbación de las corrientes descendentes en el recipiente. El separador Wemco de cono (figura 11.2) se utiliza ampliamente en el trata1niento de menas, pt1esto que tiene una capacidad de asentamiento relativamente alta. El cono, que tiene un diámetro máximo de l1asta 6 m, tiene cabida para partículas de alimentación hasta de 1O cn1 de diámetro y capacidad hasta de 500 t h- 1. La ali1ne11tación se introduce sobre la superficie del medio por c
319
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Artesa de hundidos
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:iaura 11. 3a) Vista lateral del separador de tambor. b) Vista desde un Xtremo.
des m,ax1mas · cm de 450 t h- 1 y pueden tratar alimentaciones hasta de ua dde diámetro. La separación se realiza por la clinlinación con-
en el _Producto asentado a través de la acción de los elevadores filio el interior del tambor rotatorio. Estos elevadores se vacían al
~lde
la artesa de asentamiento cuando adoptan la posición vert Producto flotado derrama por un vertedor en el ex tre1no aep 0 al canal de alimentación del tambor. La superficie ílot:ida ara de la acción de descarga del material asentado de los eleva-
revo1v entes mediante divisiones long1tud1na · · les.
Separación en medio pesado
320 . Alrmentación
~Jled i o de alta gravedad
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Med · 'ºdeba· 9raved ~a ªd
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CompartiCompartimiento de baja' miento de alta gravedad gravedad
Figura 11.4 Separador de tambor de dos compartimientos.
La profundidad del estanque en el tambor comparativamente. po~ co profundo ininimiza el asentamiento de las partículas del med.10 s1 se compara con la del separador de cono, dando una gravedad un1forn1e en todas las partes del tambor. Cuando e1 tratamiento en medio pesado de una sola etapa es incapaz de producir la recuperación deseada, la separación se lleva a cabo en dos etapas en el separador de tambor de dos compartimientos ( figura 11 .4), el cual consta, en efecto, de dos separadores de tambor montados integralmente y girando junto y uno alimenta al otro. El medio más ligero del primer compartimiento separa un producto flotado puro. El producto asentado se eleva y transporta hacia el segundo compartimiento en el que se separan los medios del verdadero producto asentado. Aunque los separadores de ta111bor tienen gran capacidad de asen· tamiento y por naturaleza son más apropiados para el tratamiento de las menas metálicas que de las carbonosas ; en las primeras el produc· to asentado norma1mente constituye el 60-803 de la alimentación Y en las de carbón el producto asentado solamente es el 5 -20% de la 6 alimentación en la industria del ca1·bón se utilizan mucho debido a su simplicidad , confiabilidad y necesidades de mantenimiento reta· tivamcnte bajas. El .baíio ~rewbo;) se usa amplia111en te en la industria del carbón del Re1~0 U111do debido a su alta capacidad de flotación (figura 1t.5) El carbon cn1do se ali1nenta al separador por un extremo y e1 pfO" dueto flotado se descarga en el ex tremo opu es t o por una fUC*t' ...M de estrella con banda de hule o correas de c d · -• a ena, mientras que"' d ucto asentado se eleva desde el fondo del b _ dº ano me iante una
cipientes de separación 321 Entrada del medio
N1Vel del medio-•
Flotados /
"1#,, / ºº o
Descarga de hundidos
Unidad de engranaje de tornillo sinfín helicoidal Hundidos
Figura 11.S Baño Drewboy .
aspas radiales montada sobre una flecha inclinada. El medio se alita al baño en dos puntos: en el fondo del depósito y con el carcrudo; la proporción de éste se con trola por válvulas. El lavador Norwalt se desarrolló en Africa del Sur y la mayor par7 e las instalaciones que la utilizan se encuentran en ese país. Se llegar el carbón crudo al centro de la separación anular del deque está provisto de brazos agitadores (figura 11.6 ). Los agitamezclan los flotados y los descargan por un vertedero al otro depósito, del que salen por el flujo del medio. El desecho se en el fondo del depósito y es arrastrado a lo largo de éste por dores sujetos a los brazos de agitación; se descarga a un ele¡;.a do por un orificio en el fondo del baño ya sea del tipo de de cubeta, el que continuamente arrastra el producto asen-
eradores de medio pesado tipo ciclón actualmente se utiliel tratamiento de menas y carbón. Estos pro~orcion~ .centrífuga y una baja viscosidad en el medio, penn11eparaciones mucho más f mas que con los separadores
(fi ura l l.?), fue desarrollado por la Dutch State :atar menas y carbón con un. ~afio que ~aya . . . d operación es muy s1m1lar al del h1dropnnc1p10 e ·d d· • nal (capítulo 9). La mena es suspend1 a en un me to ..,A
Se¡Jarac ió n en inedia pesado
322
Alimentación en bruto
Desechos
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Hulla limpia
Figura 11.6 Baño Norwalt .
Figura 11. 7 Ciclones SMD.
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tC'if'iefJ res lle separación
323
uy fir1 0 de fcrrosi1icio o magnetita Y . . ·c]ón bajo presión la aliinent . , se introduce tangenc1ahnente c1 ac1on normalm t de t111a étltura constante de alrededo d en e es por g~avedad 2 .5-3 m. Esta alunenta1 d 1 . r e . n 1,or gravec1a rec uce la degradació b · 1 · l' n por ombeo El producto d ntacto eJél e c1c on en el ápice mientras qu 1b · d d e e usca or e remo, 0 ce11tr<1l e1cscarga e] producto flotado. Ur1, llcsarro llo :cci~nte ~on las características del ciclón SMD es cic·/(>Jl d~ re;nolzno ¡apones que se utiliza en algunas minas japones de c;1rb<)n.
El cic.1~11 ele 1~e r11oli~o es similar en forma al SMD estándar, pesu 1)<)S1c16n es invertida, la unidad se usa vertical, con el ápice de scarga en la parte superior y e] derrame en la base. El remolino cst~ll)i)iza por la introducción dentro del mismo de un tubo de aire bierto a la atmósfera. La altura de este escape es ajustable, igual que 1remolino para actuar como un parámetro de control. Los cicJor1es ren1olino han demostrado que funcionan tan bien, mo los ciclones SMD cuando tratan carbón cn1do y pueden operar n magnetita más gruesa que los ciclones SMD. Se dice que esta caacidad del cicló11 remolino para operar con medio grueso reduce las rdidas de nlagnetita, ya que éstas ocurren principalmente en los taaftos más finos. El separador Vorsyl (figura 11.8) se usa en muchas plantas de preación de carbón para el tratamiento de los tamaños pequeños hasta
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Vortextractor
Cémara de Boquilla del
1
Vortextractor
1
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Hulla limpia
lutita
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Figura
11 8 Separador Vorsy I.
·
324
Separación en medio pesado 1 9 10 . '
de 30 n1m a velocidades de alimentación hasta de 50 t hLa alimentación al separador, que consiste de carbón crudo desla~ado y el medio de separación de n1agnetita, se introducen tange~~talmen. te bajo presión en la parte superior de la cámar~ .de separac1on de 60 c1n de diámetro. El material de gravedad espec1f1ca menor que la del medio pasa por el buscador de remolino l1acia el i11terior de la saJj. da de carbón limpio, mientras que el material de gravedad cercana y las partículas de pizarra más pesadas se mueven hacia la pared del recipiente debido a la aceleración centrífuga inducida. Las partículas se mueven siguiendo un recorrido en espiral abajo de la cámara hacia la base del recipiente donde el arrastre causado por la proximi· dad de la placa de orificios redt1ce la velocidad tangencial y crea un fuerte flujo hacia el interior de la garganta. Este flujo acarrea la arcilla esquistosa y 1naterial de gravedad próxima, a través de zonas de alta fuerza centrífuga, donde se logra la separación final precisa. La arcilla esquistosa y una parte determinada del medio, descargan a través de la garganta en el interior de la cámara poco profunda, la cual está provista de una salida tangencial para la arcilla y se conecta por un dueto corto a una segunda cámara baja conocida como extractor de remolino. Esta también es un recipiente cilíndrico con una entrada tan gencial para el medio y una salida axial para el rechazo. Se induce un flujo en espiral hacia el interior hasta la salida que disipa la ener· gía de la presión en la entrada y permite el t1so de una tobera de sali· da de gran diámetro sin el paso de una can ti dad excesiva de medio. Para el tratamiento de carbón fino y menas metalíferas dentro de un 1nargen de 30-0.5 mm se utiliza mucho en la actualidad el sepa· rador Dyna Whirlpool. Este separador consiste de un cilindro de Ion· gitud predetenninada (figt1ra 11 .9), que tiene secciones idénticas de e~~~ad~ y ~al ida tangenci~l en cada ex tre1no. La unidad opera en pos1c1on 1ncl1nada y el n1ed10 de la densidad necesaria se bombea bajo presión hacia la salida inferior. Al girar el medio crea un remolino a todo lo largo de la unidad y sale por la descarga tangencial superior y por el tubo inferior de salida del remolino. La alimentación en.ida que entra por el tubo superior del remolino se canaliza hacia el inte· rior de l~ unid~d por t~na pequeña cantidad de medio y rápidamen.te el remolino abierto le imparte un movimiento rotacional. El material flotado ~asa hacia a~ajo del remolino sin tocar las paredes exterlOres de la unidad, reduciendo así granden1ente el desgaste. Las patúCU· las ~otadas se descargan por el tubo de salida inferior del remoliJlCf.1'5 part1culas pesadas asentadas de la alimentación penetran el medi0-11'
pientes de se¡Jaración 325 Alimentación en b ruto
Descarga " de hundidos
Entrada del medio
Descarga de flotados
Figura 11.9 Separador Dyna Whirlpool.
te · la pared de salida de la unidad y son descargadas con . hac1a IO a través del tubo de descarga de Jas partículas asentadas. la descarga de las partículas asentadas está próxima a ]a
.Ja alimentación,
salen casi inmediatamente de la t1nidad nuevo considerablemente el desg,1ste. En realidad sólo to con el cuerpo cilíndrico prir1cipal. las partículas •••,a que más adelante se van separar1do a Jo largo de tangencial de descarga de las partíct1las asentadas Ob8 manguera flexible y Ja al tura de esta manguera contrapresión y controlar corre<.:tamente el punidad del separador puede ser ta11 alta como l 00 ventajas sobre los otros separadores de medjo pego. Aparte del desgaste reducido, el cual no sola05 costos de mantenimiento sino ta111bién mantiene to de Ja unidad los costos de opcració11 son más bae solamente se b~mbea el medio. La unidad tiene una
Separaczon en medio pesaao
326
capacidad de asentamiento mucho más alta Y puede aceptar grandes fluctuaciones en la relación flotado / asentado. Aunque se ~sa ampliamente en el tratamiento del carbón fino, cada vez se usa mas para tra. . 11 tar menas de diamante, feldespato, estaño, plomo Y zinc.
CIRCUITOS DE SEPARACION EN MEDIO PESADO (SMP) La alimentación a un circuito de medio pesado se criba para eliminar la mena fina y las lamas se extraen por lavado, aliviando así cual· quier tendencia a que tal contenido de lamas aumente bruscamente la viscosidad del tnedio. El gasto más grande en cualquier circuito de medio pesado es la recuperación y limpieza del medio que deja el separador en los productos flotados y asentados. En la figura 11.1 O se muestra un circuito típico en el cual el separador es un Dyna Whirlpool, aunque se usan circuitos similares con otros separadores. Las fracciones asentadas y flotadas pasan sobre cribas vibratorias para la separación por drenaje o desaguado donde se recupera más del 90% del medio en los productos del separador y retorna por bombeo a un colector hacia el interior del depósito de separación. Entonces los productos pasan bajo unos chorros de lavado donde se efectúa la
Tolva de alimentación Separador OWP
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Densificador
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Criba de desagüe
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Criba de lavado
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Bobina desmagnet~'
Sumidero del medio principal
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Bomba del medio principal ---.... Flotados finos
F·igura 11.1 O Circuito SMP ti' . pico.
. 1<' ~r¡ nrar1011 ~
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11 111c-,tlio P<''iado
327
111 l 'ra"i" 11 ~l~i \.. l'lctn cicl 111ccl10 Y lo') fi11os adl1cridos. Los proto~ ~lSl'tlt ~~ci s.) ll<)t:ldos ~' tcr111 1 11~1dos sa le11 de las cribas por evaión l trat~11111t' tlt t.) ~1 t' " t ~ r1o r.
Lo 11rtlclt1'- t l'S fi t1t1~ d e las cribas de la\' ado. que consisten de me• agua dr la' flliO )' f111t1, , esta11 de 111asiado dilu idos y contam inados rcgrt.' S~lrll)S li iret t·1111e11te con1 0 n1ed io al depósito de sepa ración. trata11 pe r s "l)'lrJ<.lt co1110 .. e indica o Jlln tos por separación inag· .. . ¡laru rt.'l'lll)Cr~1r el f errosilicio n1ag11ét1co o la n1 agnetita de los 110 ·111ag110 l icl1s. l~l i11cdio li111pio recuperado se espesa hasta la · ad rcc1t1cric.i ~• l' t1 Lt n e Jasificador ( de11si fi cad or) de espiral, el lo regrl~ s~1 l""t)Jl ti 11t1 a111e11 te al circt1i to de separación en medio pe( MP). L,1 lil~ scarg~1 de11sificada de1 111edio pasa a t ravés de una ha de 111ag11c t i1Jd c1ra para asegt1rar una suspensión tiniforme no a en el cic¡1ó, ito de separación. La figura 11.11 muestra un de e1)aració11 e11 111edio pesad o típico qt1e usa un depósito ció n de ta111l)or. una oi1eración cficien te es i11d ispensa ble que el medio esté lipartículas t~i11 as de 111e11a porque éstas aumentan la viscosidad tidad de fi11os c11 e l circt1ito alca11za 11na alta proporción qu e , por ejen1i1lo . a u11 cribado ineficiente de la alim e nta~i ó~ , esario a1, artar 1111a ca 11tidad crecida de rneclio hacia el c1rc~1limpieza. Mt1ct1os circ11itos tie11en t1na previsión tal que permite ) med io de la criba de dren ado se separe dentro del colector de la criba de lavado.
Fiaura 11.11 Circuito de separ
ador de tambor.
Separación en medio pesado
328
Separaciones típicas en medio pesado El uso más importante de la separación en medio pesado (SMP) es
en la preparación de carbón donde por una separación rela:ívamente simple se extrae el carbón bajo en cenizas del _desecho n:ias pesad_o, que es alto en cenizas y esquistos (pizarra) Y piedra arenizca asociados. Puesto que la densidad de separación se puede controlar hasta límites mucho más estrechos, se prefiere el SMP Y no el método más barato de separación de la pulsadora Baum, el que lava los carbones con proporción relativamente alta de medios o material de densidad ;
.
prox1ma. Los carbones británicos en general, son relativamente fáciles de lavar y en muchos casos se usan las pulsadoras. Donde se prefiere el SMP, los separadores Tambor y el Drewboys se usan más ampliamente para las fracciones más gruesas y los ciclones SMD y los separadores Vorsyl se prefieren para los fLnos. Para la mayoría de carbones del hemisferio sur, donde está presente una alta fracción de medios es indispensable el HMS. Este es el caso en especial de los grandes depósitos de carbón de bajo grado que se encuentran en el Transvaal, Africa del Sur. Los baños Tambor y Norwalt son los separadores que se ut~ lizan con más frecuencia para lavar estos carbones, los ciclones SMD y los separadores Dyna Whirlpools se usan para tratar las fracciones más finas. En las minas de carbón de la Amcoal 's La11dau en el Transvaal, se realiza una operación de dos densidades para producir dos productos comerciales. Después del cribado preliminar del carbón en bruto, la fracción gruesa ( + 7 mm) se lava e 1 separadores de baño Norwalt utilizando magnetita como el medio p~ra dar u na densidad de separa· ción _de 1.6. Se ~esecha el producto aset'tado de esta operación, que consiste predominantemente de arena y pizarra y el producto notado se lleva a los baños N orwalt que operan a una densidad menor de 1.4: Esta etapa de separación produce un producto flotado baJº en cenizas, qu.~ contiene alrededor d e 7 .53 de éstas que se utiliza para la pro~ucc1on de coque metalúrgico y de un producto asentado que constituye los medios del proceso, que contienen 15% de ceniii y que se u~a .corno. combustible en las central es d e energta. , La fracción fina (0.5- 7 1nm) se trata d e manera s1m1 · ·1ar eo•~ .. .... etapas u t1l1zando separadores Dyr1a Whirlp l E OO. n la ininería I~~talífera, el SMP encuentra su mayor aplica en la preconcentrac1on de las menas de plo mo-z1nc, · 1as que con
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que los diarnante tÍL'nt·r1 L111 ~1 ll l! 11 s i ( l ~t (f r~ J ~1 tiv~1 rcgt!(3 .5) y se liberan de Ja 111c 11¡1 cc)rl rL~ l ;1t1 vé1 f;.1c iliclacl, y<1 madre apenas Jos retiene. Lcls se¡1¿1r;.1clc> res c.;c r1t ríft1gos · os utilizan ferrosilicio co11t() 111 ecl ic) y l¡1s dt;11sjcl :-1dcs ele edan entre 2.6 y 3.0. Algt111as vt~ccs l~ts ~1rc ill <1 s L' r1 1<1 111c·un problema por el incre111er1to c 1~ .. 1 ~1 v i scosi cl acl .c~cl reducen Ja eficiencia dL' sl·11:1r,1 c.;1c>11 y rucLt()er<1c10 11 producto asentado. en laboratorio orat(>rio 1, ,1r a ev~1J t1 :1r la cc>r1ve]ab robar en . . ft medio pesad<.> St> Lirc 111;1t cr1~1 J t r1 t tt rat1c) y r.
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separación c cono1111 <.;,l . . . es~ala eíl: e tc 11 te (1t.> clc 11 . 1d ªª na aran dentro d~ u . . d. I· r11ena tritt1r,1cl a r11 l f't)CILJ Cc. clc 11representat1va e ª
,<:Jeparación en medio pesad()
330 Muestra de ahmentac1ón
--- -2 55
O. Rel. 2.90
O.Rel 2 55
D.Rel 2 85
- - - ------
2.55-260
+290
Figura 11.12 Prueba de líquido pesado.
tro del Jíqttido de 111ás alta densidad. El prod~cto .flo t~do se extrae lava y coloca e11 el Iíql1iclo de la sigu iente densidad 1nfer1or cuyo producto flotado se tra11sfiere e11tonces a la sigt1icnte densidad más baja y así sucesivamente. Fi11aln1ente el producto asentado se drena, lava. seca y entonces se pesa, junto con el producto flotado final, para obte11er la distribución de la densidad por peso de la muestra (figura 11.12). Co11viene tener cuidado cuando se eval(1an menas con tamaño de partfcula fino da11do el tiempo suficiente para que las partículas se asie11ten en la fracción apropiada. Mucha veces se efectúa la centrifugació11 sobre los n1ateriales finos para at1111e11tar el tiempo de asen· tamiento, pero ésto se debe hacer con cttida(f o, pt1es en los flotados 12 existe la tendencia a que Jos arrastre lét fracción <.1t1e se asienta. Fre· cuente1nente con los 1naterialcs por~oso s, se obtienen rest1ltados no satisfactorios corno st1cecle co n las 111 c11é1s ele niagnesita, debido al ar1·astre de líquido en Jos poros lo cual ca r11bia 1<:1 densidad aparen· te de las partí culas. 13 AJ er1s<:1ya r posterior111cnte las fracciones por contenido de metal. se puede tabLtla1· la distribución de r1létteriét l y 111 ctal en las fracciont: de de11siclad de la 1nttestra. La tabla 11.1 111 ticsti·a ttna distribución de té1l es J)ru ebas rcali1.aclas sobre tina 111 cna de estaño. De las columna~ 3 Y 6 de la tab la se pt1 ede ver qL1e si se sc lcccio11a t111a densidad dt sc1)a1·aci611 de 2. 75, e i1t 011ces el 68 .48% de] 111 a tcrial. que es más ügt· ro q~~ 2.75, se (lebc clesc<.1rtar cor11 0 t111 p1·odt1cto flotado y en e ta fracc1011 so lt1111entc se 11ierdc el 3.8 1o/o <.lcl estaño. l)eiitro del prodº' to ase11tado se recLlJ)erét e) 96. l 9o/o clel esl<.tño el cual representa el 31 .52'7') tlc\l J1eS<) total efe la ali111e11tació11 origi11al. l'ara evalLta1· C<)t1 t11ás 11rccisió11 los rest1lt d) l 1 eb Ja· boratorio conviene graficarlas. , , . a e s e e as pru
ttos ele .reparación an 111edio fJe.radrJ
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7.87 2 55
87 27 89.82 100
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+290
5
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7.13 9.7J
En la preparac ió11 el e carl)ó t1 , l;1s J)ruc lJas de· J)eso ele lí(J LIiclos so11 rtantes para d c tcr111i11ar la ell'nsieJad ele separac ió n nccl!sa ri a y el dimiento de carb()n el e ccn1ze:1'' se refi ere a la car1ticl,1el ele 1n 11. J'uesto c¡L1 c cJ carb611 es 111 c'1s ligL'r es cJ rc nclirnier1to .
Jendimiento =
peso ele carl1ón er1 el JJf<)tlL1 Ct(> flot :1cl
e.l e Ja <1li111 er1l<1ció r1 to t:1I
X 100
Jo tanto es n 1ás alto el co11te11icl<) el e ce 111z<1. l·, I co 11t (~11icl (> (ll,; cede cada' fracción de densicJacl el e la J)rU l)¡l Cll;; IÍ<.JllÍli O ¡1es<1CIO S ....• tomando ,1Jrcdc<.lor ele J g c.l e J,1 f"r<1cc ió11 , cc..)l< ><;6 11 c.l o l ~1 (fi.:; 11horno frío bic11 ver1tili.Itl<> Y c·l eva11 cl
l1 t1St¡1 · , , ' l"" J rcs-.1 ·ctt1<> Sl' L~ rl f'rí:1 y (lt'S J)ll t.:S s~ J) cs¡1 , l" I peso constar1,e. :, · · . . 1 ... el'· ' ce11iz ·1 c¡t1e se cx 1)rl!S;1 c.: 0111<> r)<) t ' de ccn iza es a 111 ,1s,1 "' peso de 1a r11 t1 es t r'' i 11 ie itJ 1. . · ... • ' ttlt ·1(f<,)S (l e llllíl J)rLt C IJ~I (f e l1c¡t11tll> ) 1J 2 n1uestra t1s rt s ' · ~ r · .. ' t ,... (f l' c·t rl)ór1 . Jj l c:1rl) >11 ~ l ~e0
él es l4l t e 1llJ>er,1fllfi.I
.. obre t111 CL! l1 Ctl l~t Cf>llllllll[I 1 )' llt1111t "'11 itf <)s e.le cc111z ,1 SL; • • peso y It>S cc1r1 c .. . '"' ¡, 111 f) c ri J> es1101 1 1 spect ivar11en tc. l~J •~ • lc) ~-~ '> ·ir·i ul) t ·rier e! J)f()llt1~to .(l l> l I ~ l ' t.: 11 l z'1 t t Ultiplica p<.>rel (;011 cJlt l
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,)eparación en medirJ pesad 332
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El total de lo.s productos flotados Y asentados en las varias densies de separación que aparecen en la columna 5, están tabulados )as colun1nas ~ -1 ,l. .Para obtener el porcentaje acumulativo para a tracción grav11netr1ca se suman las columnas 2 y 4 desde la parte rior a la inferior para obtener las columnas 6 y 7 respectivamenDespués se divide la columna 7 entre la columna 6 para obtener porcentaje act1n1ulativo de cenizas (columna 8). El acumulativo de iza asentada fundamentalmente se obtiene de la misma manera, epto que las colun1nas 2 y 4 se suman desde la parte inferior hasta arte superior para obtener las columnas 9 y 1O respectivamente. Los rest1ltados de la tabla 11.2 se grafican en la figura 11.13 cocurvas de la1Jabilidad. Suponga que se necesita un contenido de ceniza de 123 en el p~o to de carbón. De las curvas de lavabilidad se ve que este carb?n debe producir a un rendimiento del 5 53 (por ciento acumulativo flotados) y la densidad de separación necesaria es 1.465.
. de lavado de carbón. entat1vas 11.13 Curvas repres
334
SeoaraciÓ17. en medio pesado
La dificultad de la separación en tér111i11os de control de opera. ción depende principalmente de la cantidad de 1naterial presente en la ali1nentació11\ misn10 que está próxin10 a la densidad necesaria de separación. Por ejemplo, si la alimentación estuviera compuesta enteran1ente de carbón puro a una densidad reJativa de 1.3 Y la pizarra o esquisto a u 11a densidad de 2. 7, entonces la separación se efectuaría fácilmente sobre una amplia gama de densidades de operación. Sin embargo, si la alimentación consiste de 1ned ios aprecia bles Y gran parte del n1aterial prese11te está mt1y próximo a la densidad de separación escogida, entonces tina pequeña variación en esta densidad afectará seriamente el rendin1iento y contenido de ceniza del prodt1cto. Por lo general se considera que la cantidad de material presente con densidad relativa próxima es el peso de material dentro de una escala de ± 0.1 ó ± 0.05 kg 1 -i de la densidad de separación. Por ejemplo, en la figura 11.13, los rendimientos a 1.365 y 1.565 (es decir dentro ± 0.1 de la densidad de separación) son 523 y 603 respectiva1nente. Por consiguiente el peso de material dentro de± 0.1 de la densidad de separación constituye el 8%. Los especialistas en preparación de carbón consideran en general que las separaciones que implican alimentaciones con material de gra· vedad próxima menor del 73 son fáciles de controlar. Tales separa· cienes frecuentemente se realizan en las pulsadoras Baum, ya que son más baratas qL1e las plantas de medio pesado, las que requieren cos· tosas instalaciones de limpieza de medio y sin preparación de la ali· mentació11, es decir, que se requiere extraer las partículas finas por cribado. Sin ern bargo, Ja densidad de separación en las pulsadoras no es tan fácil de controlar hasta límites finos con10 lo es en los baños de medio pesado y para material de densidad próxima mt1cho más arriba del 73 se prefiere la separación en medio pesado. Las pruebas de líquido pesado se usan para evaluar cualquier proceso de separació11 por gravedad sobre cualquier mena~ la tabla 11.3 se usa para indicar el tipo de separador que la efectúa en la prác· 14 tica. La tabla 11.3 no toma en cuenta el ta1naño de Ja partícula del material y por consigL1iente se necesita experic 11 cia ctiando se aplica a los rcst1Jtados de 1íqt1iclo pesado, at1nqt1c de la figtira 1.6 se tendrá alguna idea deJ ta111año efectivo de la partíc11la qtie sale de los separa· dores por gravedad. Tc1mbié11 se debe tener c 11 ctienta la producción la planta co11 respecto al ti¡)o de separador seleccionado. Por ejem· si se prevé u11a prodt1cción de sólo l1nas ct1an tas toneladas por
ciiitos de se¡Jaración e11 J1'iedio pesado 335
fabla t 1.3 en peso de11tro ~ O.l la
0 0
- de separac1011 ••
Procesos de gravedad reco1~ze11dados
Tipo
0-7 7- 1o 10-15 15-25 AbO\'C
25
C'al\i ct1alc¡t1ier procc~o Proceso eficiente Proceso eficiente co n buena ., opcrac1on Proceso n1uy eficiente con experiencia de operación Lirnitado a pocos procesos C;'\cepcio nalmente eficientes con experiencia de ., opcrac1on
Pulsadoras. n1c'3C\, esprrales Canalones. conos. medio pe ado
~Ied10
pesado
~1edio
pesado con estrecJ10
control
ora. no tiene caso la instalación de los conos Reicl1ert. t1nidades de alta capacidad, que operan más efectivamente a alrededor de 70 t h- 1 • ficiencia de la separación en medio pesado
Las pn1ebas de laboratorio ast1n1en t111a separación perfecta )' en as pruebas por lotes (batch test), las condicio11e real1nente se aprounan a las ideas, ya que lleva suficiente tie111po para alcanzar la sepaación co1npleta. Cuando tina muestra de mena se st1r11erge en t111 líq11ido pesado. las artículas de alta densidad relativa, en relación al líqt1ido. sedi111cnn rápidamente y las partículas de baja densidad relati\'a ~sciende11 011 rápidez. No obstante, las partículas co11 t1na de11.s1dad relaiva aproxitllada a la del líquido se rntievcn Ienta111er1~e. 1111entra~ qttc '11 · l t . tte el líq111do se det1e11en que as co11 la 111isn1a de ns1dad re a iva q ncualquier parte En u · continuamente, con descarga co11sta11te n proceso que opere . .. J -·1dad relati\·a cerc311a l flotad o Y asenta d o, las Particulas co11 e11s zar el ase11ta111ic1111 1 1a( del medio pueden no tener tiempo piara a cean el interior de otro o la fl otac1on) ·" · " fuera de ugar y se s1tuan .d d ela tiva alta o baja t>11 Oducto. Las part1culas .. Wla dens1 a r . con .., tados pero las part1 t1las Parac1on ·, con el me d"10 son menos aiecd·o ti·cncrl , la 111is111a opor1 me 1 la · · que e . misma densidad relativa d 0 al asentado. Por co11~d Para acercarse al product~ tlo~a ~nde de Ja variación de la lente la eficiencia de la separación ep •
Separación en 1nedio pesado
336
densidad relativa de la partícula , laque varía desde eJ 1003 cuando todas las partíct1las se acercan al producto correcto, es decir partículas de 111ás alta y más baja densidad re lativa hasta eJ 5 0% cuando las partículas tienen la misn1a densidad qL1e el medio. La dificultad o facilidad de la separación e11 esta f 01·1na depende de la ca11tidad de material de densidad relativa próxima a la del medio presente. Por lo contrario, Ja eficiencia de un proceso de separación particular depende de su capacidad para separar el material de densidad relativa cercana a la del medio. La eficiencia de la separación se representa por la pendiente de t1na curva de partició1i o de Tro1np, la cual describe la eficiencia de separación para el separador, cualquiera que sea la calidad de alimentación y se pt1ede usar para comparación y estim ación del rendin1iento. La curva de partición relaciona el coeficiente de partición, o sea el porcentaje del material de la alimentació n de una gravedad específica particular que se reporta con respecto al prodt1cto asentado, y la densidad relativa (figura 11. 14 ). La curva Tromp ideal muestra que todas las partículas que tienen una densidad más alta que la de nsidad de separación se reportan al producto asentado, mientras que las más ligeras aparecen en e1 flotado. . L_a curva de partición para una separación real muestra que la efi· c1enc1a es más alta para las partículas de densidad alejada de la den·
100 - - - - - -
Ideal
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Densidad efectiva de
A
. D.R. separación
Figura 11.14 Cur''ª de part· .. ic1on o de Tromp.
,,,..,¡tos de separación en "..
medio
Pesado
337
ad de operación y decrece . para 1as partí l roxima a la d ens1dad de operación cu as cuya densidad se Casi todas las curvas de part·1 10 .: 1 razonable entre la distribuc - ~ ~ proporcionan una relación li25 la línea entre esas distribucio~on el 3 Y 753 Y la pendiente del proceso. es se utiliza para mostrar la eficienEl error probable de la separación define co1no la n1itad de 1 ct·r
0
1 e error probable Ecart (Ep)
%en el decanta do , o sea de la figura 11 .14.
a cual se recupera el
A-B
Ep =- 2 -·
La de11sid ad en la cual el 50% de las partículas aparecen 0 se rertan ~,n el producto asentado se conoce como densidad efectiva de araczon la cual no puede ser exactamente la misma que la densid de operación. Mientras más bajo sea el Ep, tanto más cerca de la vertical estará línea entre el 253 y el 75% y tanto más eficiente será la separa. n. Una separación ideal tiene una línea vertical con un Ep = O, otras que en la práctica el Ep nor1nalmente está situado entre 2-0.08. El Ep no se usa comúnmente como método de evaluación de la · ncia de la separación en unidades tales como mesas, espirales, , etc., debido a las muchas variables de operación (agua de la' pendiente de la mesa, velocidad, etc.) las cuales pueden afectar ICiencia de la separación. Sin embargo, es idealmente apropiado el proceso SMP relativamente simple y fácil de reproducir.
cci6n de las curvas de partición
enor de
separación probable de una operación en un depósi. te de medio pesado se determina por muestreo de los :a.entados y flotados y por las pruebas de_ rendimiento del
o para dete11ninar la cantidad de material fuera d~ lu~ar
a gama de las densidades del 11qu1do os productos. L . d. •..,rir la densidad de trabajo de la unidad de me to peebas de líquidos pesados sobre muesos de 1as Pru d ., flotados y decantados de un aparato e separac1on ·n . arrosa 0 esquisto (decantado) se mues~> y arc1 a piz
11.4.
~ ~
00
Tabla 11.4 Evaluación de la separación carbón-pizarra.
Las colt1mnas 1 y 2 present . b l an 1os resuI t d ator10 so re os productos flot d a os de las pruebas de la4 fl-.Jaciona11 esos resultado a os ~ decantados Y las columnas ·, s con la d1str·b ·, 1 alin1e11tac1011 en los producto fl uc1on total del material · d s a tados y 1na pesan o los productos d . asentados, lo que se deurante c1ert0 t. peso de las colu111nas 3 y 4 se iempo. Las fraccione~ peso de Ja ali111en tación recon stu~dan para producir la distribución s rui a en cada f ·, . Jumna 5). La columna 6 racc1on de densidad . con tiene Ja de .·a d . cada in terva lo de densidad d . nsi a relativa nominal , es ecrr que se de dcr1sida d 1 30-1 40 t· supone que el mate, · iene una densid d l · · · e estas de11sid.ades, 0 sea, 1.35 . ª re at1va eqwd1stante El coeficien te de partición (column ?) . 1 porcentaje de mate. . , ª es e de al1mentac1on de una cierta graved d 'f· . a espec1 ica nominal que reporta al producto asentado, es decir. columna 4 columna 5 X 1OO%
Por consi~~en te la curva de partición se puede construir grafio el coe f1c1ente de partición contra la gravedad específica noal; con estos datos se deter1nina el error probable de separación Ja unidad. Las cuivas de partición se utilizan para predecir los productos se pueden obtener si la alimentación o la gravedad de separación biaran. Las cuivas son específicas para el recipiente para el cual establecidas y no se cambian por el tipo de material que se le ate con la condición de que:
El tamafio de las partículas de alimentación debe ser el mismo; ¡e¡1aaJmente la eficiencia disminuye al decrecer el tamaño. La rllUtB 11.15 muestra las eficiencias típicas de los separad otte baflo (tambor, cono, etc.) y centrífugas (SMD, DWP, .} rontra el tamaño de partícula. Claramente se ve que, en , para partículas de menos de IO mm , los separadores
gbs son mejores que los de baño.
d
. ·ón debe estar aproximadamente en el de separaCl .d d t". t. d ....1 .. tras más alta sea Ja dens1 a eiec 1va t: ruO, m1en d bºd l t de será el error e I o a aumen o ran
, tanto más g d del medio.
. ~ alirrientaci6n debe ser la misma.
Separación en 1nedio Pesado 340
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2
4
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20
4 0 60 100
Tamaño de la particula (mm)
Figura 11.1 s Efecto del tamaño de la partícula sobre la eficiencia de los separa· dores de medio pesado .
La curva de partición para un aparato de separación se usa para determinar la ca11tidad de material fuera de lugar que se reporta., 0 presenta en los productos para cualqt1ier nlaterial de alimentac1on particular. Por ejemplo , la distribución de los productos de la mena de estaño que se evaluó por las pruebas de líquido pesado (tabla 11. l ). se puede determina1· por tratamiento en t1n separador que esté ope· rando. La figura 11.16, muestra una ct1rva de partición para un separador que tiene un Ep de 0.07. La curva se puede mover ligeramente a lo largo de la abscisa has· ta qt1e la densidad de separación efectiva corresponda a la densi~~d d~ separación de 2.75 evaluada e11 el laboi·atorio. A continuac1°0 puede evaluar la clistribución del material en los prodtictos asentados y flotados. por eje111plo. a una densidad relativa 110111inal de 2.125. 44.03 del 1natcrial se reporta al prodt1cto ase 11 tado y el 56.0% al producto flotado. El rendi111icnto se evalí1a en la tabla 11 .5. Las columnas 1. 2 'i 3 muestran los rest1ltacios de las pn1ebas del líquido pesado, que se~
bularon en la tabla 11. l. Las columnas 4 y 5 son las distribuciones de material en los productos flotados y asentados en cada una de las densidades relativas nominales. Las columnas 6 y 9 señalan los pesos de cada fracción de la mena que se reporta respectivamente al producto asentado y al producto flotado. [Columna 6 = columna 1 X colu1nna 4]. Se asume que el ensaye de cada fracción es el mismo ya sea que el material se reporte o no en los productos asentados o flo· tados. La distribución total de la alimentación en el producto asentado es la suma de todas las fracciones de la columna 6 es decir el 40.6%, ' ' mientras qtie la recuperación de estaño c 11 los productos asentados es la suma de las f raccio ncs en la colt1mna 8, o sea 9 5. 2 93. Esto se com· para con una distribución de 31.523 y una recuperación de 96.19% de Sn cr1 la separación ideal. Eficiencia orgánica
~I .térn~ ino eficienc ia orgánica frccucntc1ncnte se usa para expresar
la ef1c1enc1a de las plantas de preparaciór1 ele , b , E t e defin~ 1 1 ·, ( car on. s o s como ~ r~ ac1on _generahnente ex presada como un porcentaje) entre el rend1m1ento real de un producto eles . 1 t 6ric0 . . ·bl · · eat o Y e1 rend1m1ento e pos1 e en el 1n1sr110 contenido de ceniza.
. rencias tle
343
por Qjemplo si el carbón, cuyos datos de lav d 0 11 13 prod uce un rendim · t d . ,ª se grafican en la ¡gt1ra · . ien ° e operac1on de 513 a un con/ enidO de ceniza ~e 1-3; en.tonces, puesto que el rendimiento teó. 0 a este con tenido de ceniza es de 5501 1 r· . . , . ~ 92 701 'º' a e 1 c1 enc1a organ1ca es al a 51' 5. 5 o . . 'º . . La efic1enc1a organ1ca no se puede usar para com r· · . parar 1as e 1c1enias de d1fere_ntes plantas, ya .q.ue es un criterio dependiente y está uy ¡11 f}ucnc1ado por 1.a _Iav~b1l1dad del carbón. Por ejemplo, es posile obtener una alta efic1enc1a orgánica sobre t1n carbón que contenpoco material de densidad similar aun cuando la eficiencia de 1 paración, medida por los datos de la partición, es muy ineficiente. ;
REFERENCIAS l. Coa/ Preparatiotz Course, South A frican Coal Proc. Soc., J ohanncsburg, 1977.
2. Michell, l. . B. y Osborne, D. G., Gravity concentration in modern mineral processing. Chem. Ind. 58, (enero 1975). 3. Parsonagc, 1> ., Small- scalc scparation of minerals by use of paramagnetic 11quids, Trans. !MM, Scc. B 86, 43 (febrero 1977). 4. Parsonagc, P., l';'ac tors that influencc performance of pilot-plant paramagnetic liquid separator for dense particlc fractionation, Trans. /MM Sec. C, 89, 166 (diciembre 1980). S. Hill, N. W., A look at the dense medium proccss, Mine & Quarry 1, 4 7 (abril 1972). 6. Ruff, H. y Turncr, J . r:., Coal preparation and mineral processing - differcnt approaches tocommon problems, J. Camb. Sch. Mines 76, 30 (1976). 7. Anon., South A frican coal washcr, Colliery Engng 30 (enero 1961 ). l Zimmennan, R. I~., The J apancse swirl cyclonc, Mining Et1gng 30, 189 (febrero 1978). t Abbott, J., Batcnlan, K. w. y Shaw, s. R., The Vorsyl scparator, 9th Commonwealth Mining and Metal/. Cong., paper 33 ( 1969). . Austln, r.., Thc N.C.B . Vorsyl for cleaning small coal, Min. M1ner. Eng11g 48 (agosto
1970). . . . Wills, B. A . y LCWIS, . p . A ., A p plications of thc Dyna Whirlpool 1n thc mtnerals 1ndustry,Mininx Mag 255 (septiembre 1980). . · 1 e b s ¡ Yakubu N A Will. B A Heavy liquid testing at fine part1cle size, . am . e z.
•
'
.
. y
~,_'lna 7~, 66 ( 1979).
s,
.
.,
. ma nesite fines, Pr
j'
tests.
íTULO 12
.,
ODUCCION
La flotación es indudablemente la técnica de procesamiento de les más importantes y versátil y cada vez se usa y aplica más tamiento de tonelajes cada vez más grandes y para cubrir nuevas flotación se , patentó originalmente en 1906 perrnjtiendo el mide yacimientos complejos y de bajo grado que de otro modo se considerado no económicos. En la práctica más primitiva las le muchas plantas de concentración por gravedad eran de un graalto al del mineral que se trata en muchas de las modernas planflotación.
flotación es un proceso selectivo que se usa para llevar a cabo senes específicas de minerales complejos tales como plomo-zinc. zinc, etc. Inicialmente se desarrolló para tratar los sul~uros de , plomo y zinc· el campo de la flotación se ha extendido pa_ra 1bs minerales ~xidados y los no metálicos, incluyendo el carbon
EFl.OTACION . ma es compleja y no se comprende notaCIÓD en espu 1 así como Glem botskii y colabocm y Mokrousov, i·tud· aquí solo _ breveme11te. 1 ' ma con toda amP 34S
La flotación en espuma aprovecha las cliferencias en las propieda-
des físico-quím icas de la superficie de las partículas minerales. Después del tratam iento con reactivos, las diferencias en las propiedades superficiales de los minerales que contiene la pulpa de flotación son aparen· tes y para que pueda haber flotación, una burbuja de aire se debe unü a una partícula de mineral y elevarla hasta la superficie del agua (fi· gura 12. l ). El proceso se aplica únicamente a partículas relativamente finas, ya que si son demasiado grandes, la adhesión entre la partícula y la burbuja será menor que el peso de la partícula y por lo tanto la bur· buja deja caer su carga. En la concentración por flotación, el mineral normalmente es trans· 0 f erido a la espuma o fracción flotante, dejando la ganga en la pulpa las colas. Esta es la flotación directa opuesta a la flotación inversa, en la cual la ganga se separa en Ja fracción flotada. Las burbujas de aire solamente se pegan a las partículas minerales si éstas desplazan agua de la superficie mineral, lo cual únicamente sucede si el mineral repele en cierta medida al agua o es hidrofóbiCO· Una vez que las burbujas de aire alcanzan la superficie, únicamente pueden continuar sosteniendo la partícula mineral si forman una es· putna estable : de otro modo revientan y cae la partícula mineral. Pafª alca11zar ~stas condiciones, es necesario usar los numerosos reactivos químicos conocidos como reactivos de flotación. 3 La actividad de una superficie mineral en relación a los reactivos de flotación en el agua depende de las fuerzas qu n sobre esa e opera . . E super f ic1e. ~ la figura 12.2 se muestran las fuerzas que tienden asept rar una part1cula y una burbuja. Las fuerzas de tensión conducen al
s de flo tación 347 Agua
Aire
r s1 A
rS/ W
Sólido
. acuoso. 12.2 Angulo de contacto entre burbuJ·as Y par t icu ' 1a en un medio
llo de un ángulo entre la superficie mineral y la superficie de uja. En el equilibrio, Ys/A =rs1w + Y w!A
~
cos e,
( 12.1)
'Ys/A, 'Ys/w Y 'Yw/A son las energías de superficie entre las fases aire, sólido-agua y agua-aire respectivamente y () es el ángulo 'llCto entre la superficie mineral y la burbuja. fuerza necesaria para romper la interfase partícula- burbuja es ado trabajo de adhesión, Ws/A, y es igual al trabajo necesario r la interfase sólido-aire y produce las interfases sep aradas y sólido-agua, es decir, ws/A = YwtA
+ Yst w- Ys/A'
( 12.2)
ar con la ecuación ( 12 .1 ), se tiene Ws/A =}'w/A(l - COS ()).
,...·sea el ángulo
(12.3)
de contacto más grande será el trabajo entrttla partícula y la burbuja; ademá~ el. sistema es má.s fierzas de rompimiento. Por cons1gu1ente la f!otabz1 aumenta con el ángulo de contacto y se dice que to ángulo de contacto son aerofílicos , es decir idad por el aire que por el agua. La mayor parte tural no son repelentes al agua y por tanto () na . , de flotación a la pulpa. . Los reactivos n1as 09 NJTeS, los cuales son adsorbidos sob~e la supe ~ convierte en hidrofóbicos (aerof íl1cos), f aci11 burbuja. Los espumantes ayudan a mantener
Flotación en espuma 348
e estable Los reguladores se usan para una espuma razon ablement · . . ción activando o deprun1endo la adheflota contro1ar el proceso de , . . ., rencia de las partículas minerales a las burbuJaS de aire Ytanib1en se utilizan para controlar el pH del sistema.
Colectores Todos los minerales se clasifican en tipos no-polares o polares según sus características superficiales. Las superficies de los minerales no polares se caracterizan por enlaces moleculares relativamente débiles. Los minerales están compuestos de moléculas covalen tes que se mantienen juntas por las fuerzas de Van der Waals; las superficies no-polares no se u11en fácilmente a los dipolos del agua y en consecuencia son hidrofóbicas. Los minerales de este tipo, como el grafito, azufre, molibdenita , diamante, carbón y talco tienen alta flotabilidad natural con ángulos de contacto entre 60° y 90°. Aunque es posible flotar estos minerales sin ayuda de agentes químicos, es universal incrementar su capacidad hidrofóbica por la adición de aceites hidrocarburos o agentes espuman tes. La creosota, por ejemplo, se usa ampliamente como ayuda para q11e el carbón flote mejor. En la mesa cubierta de grasa, método clásico de recuperación del diamante que aún se usa en muchas plantas se utiliza con ventaja la calidad hidrófobo de éste. La pulpa preconcentrada de la mena de diamante se pasa sobre mesas vibratorias inclinad~s que están cubiertas con u na gruesa capa de grasa de petróleo. Los diamantes son atraídos hacia la grasa y se quedan en ella a causa de su repelencia al agua, mientras que las partículas de ganga mojadas se quitan co~ agua de la mesa. La grasa se limpia de la mesa ya sea periódica o continuamente y colocada en latas perforadas (figura 12.3) que se sumerge~ en agua hirviendo. La grasa se funde y corre a través de las perforac~ones Y se junta Y usa de nuevo mientras que la lata contenien· d~ los diamantes se lleva a la sección donde estos se seleccionan. LOS minerales con ~n fuerte enlace superficial covalen te o iónico se conocen como de tipo poi l11·b ar Y ex en altos valores de energ1'a libre en la . . super f lCi e po1ar L r· . las I' . . as super ic1es polares reaccionan fuertemente con mo eculas de agt1a Y estos minerales son naturalmente hidrofílicos. El grupo de los n1inerales polares se subcti·v·d . s que d ~ · d d ,. l · i e en varias e 1ase ept:n en e a n1agn1tud de la polaridad 4 1. . del~ grupos l a 5 (tabla 11 1) L . . ' a Qllt~ se incrementa ... · os m1 nerales en ,.l · arado& si1nilar~s de polai·idad , p t:iro 1OS. d e ºfU e grupo 3 tienen,,,. . . 1
1n1nera en un medio a
349
Fº1IUl'8 12.3 Mesa engrasada para recuperación de diamante.
o. Además de los metales nativos, Jos minerales del grupo l son sul!'11ros. sólo débilmente polares debido a su enlace covalente •lat1vamente débil si se co1npara con el enlace iónico de los mine• carbonato y sulfato. En general, por lo tanto, el grado de poaumenta desde los minerales de sulfuro, a través de los sulfatos b carbona tos. haluros. fost~acos. etc .. Jut!go los hidróxidos-óxiente los silicatos y el cuarzo. 11otar los mi11erales se les debe impartir cierta calidad 11idrofólograrlo se le agregan surfactantes a Ja pulpa, Jos que se conocoJectores y el tiempo concedido para la adsorción durante se conoce como período de acondicionamiento. Los colec,.... puestos orgánicos que convierten a los minerales selecciolentes al agua por la adsorción de moléculas? iones sobre mineral reduciendo la estabilidad de la capa hidratada que
'
Flotación en espuma
350 Tabla 12.1 Clasificació n de
Galena Covelita Bornita Chal cosita Calcopirita
Estibnita Ar gen tita Bismutita
los~=in~e~r~al_e_s~p_o_la_r_e_s·~~-~~~~~~~~~ a
Grupo 2
Grupo 3
Barita Anhidrita Yeso Anglesita
Cerusita Malaquita Azurita Wolfenita Grupo 3 b
Fluorita Calcita
Milerita
Widerita
Cobaltita Arsenopirita Pirita Esfalerita Oropimente
separa la superficie mineral de la burbuja de aire, hasta un nivel tal que la adhesión de la partícula a la burbuja puede hacerse por contacto. Las moléculas de colector pueden ser compuestos ionizados, los cuales se disocian en iones dentro del agua, o compuestos no ionizados. que son prácticamente insolubles y vuelven repelente al agua el mineral cubriendo su superficie con una delgada capa. Los colectores ionizados tienen una muy amplia aplicación en la flotación. Tienen moléculas complejas de estructura asimétricas Yheteropolares, es decir que la molécula contiene un grupo hidrocarb~ no-polar y un grupo polar _q ue puede ser uno de varios tipos. El radi de 11idrocarburo no-polar tiene propiedades definidas repelentesala&Uª mientras que el grupo polar reacciona con el agua. Los colectores ionizados se clasifican (figura 12.4) de acuerdoc0° el tipo de ion, anión, catión, que produce el efecto de repulsión ala8Uª dentro de ella. En la figura 12.5 se presenta la estructura del oleato de sodi~~J1 colector aniónico en el cual c;I radical hidrocarburo que no roa con el a~ua, constituye la parte no polar de la molé~ula. Debido a la atracción química, eléctrica 0 física entre lal nes polares y los sitios de la superficie, los colectores se adsor
cipios rle flo tación 351 Colectores
J
No ionizado Ionizado
Líquido, hidrocarburos no p0lares, que no se disocian enagua
Cat·ó Cat16nic o 1 n es repelent 1 penta valente
Ar.tiónico
Oxidrilo Basado en grupos orgáni
y sulfo ácidos
cos
Sulfatos
Carboxílico
Sulfh1dr1lo Basado en azufre bivalente
Xantatos
o
0-~11 o
o
Sulfonatos
Dit1ofosf atos
;s
o /s
1
s-o
-o-e~
"
o
grasos y jabones) O
p
s despues de Glembotskii Y otros)
2
Anión 1
1
1 1
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
H-C
e
e
1
1
1
H
H
H
e 1 H
e
e
e
e
1
1
1
1
H
H
H
e
e
H
e
e
e
e
e
e
e
1
1
1
1
1
1
H
H
1
H
H
H
H
H
1
1
Catión
1
o
~e/
1 1
1 1 1 1 1
1 1 1
o t • 1 :• Grupo :1
No
•
Grupo no polar
polar
Figura 12.S Estructura del oleato de sodio.
Ci . co~ su extremo no-polar orientado hacia partículas · . la nla a de la 6n, 1mpart1endo de ese modo características hidrofóbicas a i..fculas (figura J 2.6). l!n &eneral los colectores se usan en pequeftas cantidades, sólo las para formar una capa monomolecular sobre la superficie de fcuta (nivel de inanición), ya que al aumentar la concentración delco to, tienden a flotar otros minerales, reduciendo la sclectiiempre es más difícil eliminar el colector ya adsorbido que
ldsorción. traci6n excesiva de un colector también puede tener ano sobre la recuperación de los minerales valiosos, poido al desarrollo de multicapas de colector sobre las
Flo ta ción en esp 1, 111 a
352
Grupo polar /
Grupo no polar
i...,.-:;;..-
Mineral
Figura 12. 6 Adsorción del colector sobre una superficie mineral.
partículas reduciendo la proporción de radicales h.idrocarburo orien· tados hacia la masa de la solución. De este modo se reduce la hldrofobicidad de las partículas y por tanto, su capacidad de flotación. El límite de flotación se puede extender sin perder la selectividad usando un co· lector de hidrocarburo con una cadena más grande, produciendo de ese .' modo una mayor repulsión al agua que si se aumentara la concentrac1on de un colector de cadena más corta. Sin embargo, la longitud de la cadena generalmente está limitada desde dos hasta cinco átomos de carbono, en vista de que la solubilidad del colector en el agua dismi· nuye rápidamente, aumentando la longitud de la cadena y aunque hay un decremento correspondiente en la solubilidad de los productos del colector, los cuales por consiguiente se adsorben n1uy rápidamente sobre la superficie mineral, será necesario , por supuesto, que el cole~ tor se ionice en el agua para que tenga lugar la quimiadsorción sobre las superficies minerales. La solubilidad del colector no solamente se ve afectada por la longitud de la cadena, sino también por la estnictu· ra de la misma, ya que los colectores de cadenas ramificadas tienen mayor solubilidad que los de cadena recta.s El colector agregado a la cabeza del sistema de flotación normal· ment~ ,es re~at_ivamente fuerte y no selectivo para promover una recuperac1on max1ma y muchas veces se agrega colector más débil, más selectivo al concentrado primario para mejorar el concentrado fJJlal que se produzca. Colectores anió11icos Son los co~ectores que más se usan en la flotación de mind5 Y se pued~n clas1 fic_ar en dos tipos de acuerdo a la estructura del""'-°, polar (figura 12.4). Los colectores oxhidrilo tienen como grupotfl.01'
353
.,. nni 1 ''
11
'
ani 11i re al t ¡,,
1·
á11ico" y . _ uJfo-ácido . . y
1
t ·,
l~ t
1 ·
1011 110
• ca -111111 , 1"3 1.
l
como en todos los coJec.tores 111 tervie11e ele 111a11era importante en la reacción
.
,
s l.lX lli en ge neral 011 ácidos orgánicos o jabones. L<). ~1rb xilatos ~"t: r:oriocen corno ácidos grasos y se encuentran natural111l't1 t 11 l<..)S acci les vegetales y grasas animales de Jos cuales se extra 11 J r d ·stil,1ción Y cristalización. Las sales de ácido oleico tales c<.1n1<) ~l ol .~1 lL) SÓ(i ico ( figt1 ra 12 .4) y el ácido linoleico se usan co,múnme11tc . ( C)tll<.) L't1 todos los colectores iónicos, mientras mayor sea la longitud d Ja caclena de l1idrocarburo, tanto más poderosa será la repulsió11
ROH + CS2 + KOH =RO. es. SK + H20.
( 12.4)
"d buro que normalmente contiene de uno . es el grupo hi rocar . "' no. los xantatos que mas amp 1iamen te se atamos de carbo : . b t'lico amílico y hexílico. El 1 fli . opfliCO ISO U 1 ' -e .et co, JS?PI' í ¡~y tiene la estructura mostrada en Ja fHco de sodio es t P d" 1 no-polar de hidrocarburo • . E anión consiste de un ra ica
polar conec!ado. fi' sfi0 ro pentavalente en el grupo polar,
lofosfatos tienen o S) e carbón tetravalente (figura 12· ·
Flotació11 e11 es¡Juina 354
H
H
H
1
e
1 C·
\
1
H
1
1
1
1
1
1 1 1 1
1
LQ
1 1
H
1 1 1 1
1 1
s-.:
1 1 1
Polar
1 1
No polar
No
11 Cat1'6 n 1
Anión
' l' de sodio Figura 12. 7 Estructura del xan tato et1 ico .
RO" p /S RO/
S
No(K)
Figura 12.8 Ditiof osf a tos.
La reacción entre los minerales sulfurados y los colectores sulfhidrilo es compleja . Se asume que los xantatos son adsorbidos sobre la superficie de los minerales sulfurados debido a fuerzas químicas entre el grupo polar y la superficie, resultado en xantatos insolubles del metal ftlertemente hidrofóbicos. También se propusieron los mecanismos , . que implican la formación y adsorción del dixantógeno, ácido xant1co. etc. 6 y se ha demostrado 7 que el sulfuro no se une a los aniones del .' colector sin la acción previa del oxígeno. Se considera que la reacc1on del xantato con los productos de la oxidación de la superfjcie de sulfuro a través de un proceso de intercambio iónico es el mayor mecanismo de adsorción para la flotación de los sulft1ros. Sin embargo, un alto grado de oxidación superficial, acompañado por la t'ormación de sulfatos que reaccionan rápidamente con los xantatos, o previene o impide la flotación , puesto que los xan tatos metálicos así f armados escaman el mineral. Las solubilidades de los xantatos hidrofóbicos de cobre, plomo. plata Y mercurio son muy bajas, pero los xantatos de hierro Y zi 11c son mucho más solubles. Típicamente, los xantatos etílicossóios0 11 ~olectores d~biles de la esfalerita pura, pero el reemplazainiento de 105 a~omos de zinc de la red cristalina por átomos de cobre nlejora las pr~ piedades d~ flotación del mineral. Los xantatos de los n1etales a1cal1nos de las t1e~as raras (calcio, bario, magnesio) son muy solubles Yto~ xanta~os no tienen acción colectora sob1·e los minerales de tales 111e~a~ les, n1 sobre los óxidos, s1·1·ica t os o alu1n1nos1licatos, . . .-t11lt~ lo que pei.a•·
.. t.c i6r1 cxt rc111¡1cl:1111l'11 t , s \1 • ·t · . 1, 1 · t , rv.1 l l
pngét.
xantatos Jl()r111:1l111l~11tt~
.
lc)S 111111 l~1·:1l es
J" f ·1 t 1 t,,v ,"l, < • (ll~ )l.lllt! ll \:\ ~· •¡¡.. U 'StCl QllC se til'SC >ll ) p e . ·. "' ·. ( lJ <>111..! 11 t'll lllt} ¡'i ·icl c> y ~1 v¡tlc rus :1ll<)S pH, Jos iones hidrox1lo desplazan a kis iones xanlalos de 1:1 ~upcr rA
110 en la práctic:1 sc>11 'yamentC débiles, J)Cí<> cl¡111 f)lll'll<>S l"l'SlllfétCf<.>S l'll t~Ollll)Ítl:ll"i<)ll los xantatos. p,1rcce <1t1c 1~1 r 'l)t1lsi<'>11 ~11 :1gt1:1 ·011f1..~ ricl;l ¡1 1~1 st1¡1c1·mineral se dcl1c ~l 1:1 f'f>r111~1ci<)11 ele t111 J)l'(>llt1ctc) (], <)Xici~ll'it1t1 tll·I or ditiofosfato el cu~1l St~ ~tclS()fl) • S<>l)rl\ 1~1 s111>t·rf'ic..·it' 111i11l\r~11. l)t~ odo, como en Jos x'111t¡1 t<)S 1~11>r ·sc11ci~1 11 <.)t ro :1gt't1 lt~ e, es indispen sa bJc 1) ,. r~1 1'1 f'l<.)t ;.1ci{)11. L,1s i't1 crt es C() 11
y l)Or ese ll}()ti\' () S<.)11 les, mientras que la <)Xi<.Jació11 111is111a <.le la st11Jcrt'icie r11i11l'r~11 1mpedir la ac.Jsorci(111 <.iel c11sir ;.tsí Ct)tll<) st1s SllSll)iC(lS
eléctricas. tónicos
ad caractcr ística de este grup<> el ~ (.;0 le~ t ores t s <1 ttt' t' l la repulsión al agua cua11do cJ gru1.,o 1>ol~1r Se; lJ,1~;.1 e11 valente, las aminas sor1 las111ás co111t111cs (f"'igt11·a 1..... 9). i&les colector~s en gcncrJI st>r1 los l1alt1ro~ _~, r~1r~1 Vt'Z 91 que no toman parte activa en la rcacc1011 ~<)11 los
.,,,._ 1os xa nt atos , se considera que las. ¡1111inas se ~•
1 1
it
R
:
N/----+-0H R l 1 1
/
l
An10n
'-'ft>n ' 12.9 Colector de amina
.
' cat101111.a.
Flotación e11 espuma 356
del colector y la doble capa carga. 1 electro tática entve ia cabeza po al 9 Tales fuerza no on t bre la superf1c1e m1ner . da eléctrica1ne~ e so . las fuerzas químicas características tan fuertes o 1rreve~1b!e co~:~ienden a ser relativamente débiles en de los col ctores a111on1cos q pod r colector. Hd ¡ dº Los colectores catió11icos so11 muy sensitivos a1_P _e me io. ~n más activos e11 las solucio11es ligeramente ácidas e inact!;'ºs en m.ed10 , 'do Se emplean para la flotac1011 de óxidos. . l ft1erte111ente alca 1110 Y ac1 . . . . erras alcalinas tales como bar1 ta , carnalita tl las de carbonatos y n1e t a les '
ª: . ·
y silvita.
F.spu111antes Cuando las superficies minerales se vuelven hidrofóbicas por el uso del colector, la estabilidad de la adhesión de la burbuja, especialmente en la supe.rficie de la pulpa, depende en gra11 parte de la eficiencia del espt1man te. El comportamiento ideal del espuman te ocurre totalmente en la fase líquida y no influye sobre el estado de la superficie del mineral. Sin embargo, en la práctica hay una interacción entre el espumante, el mineral y otros reactivos y la selección de un espumante apropiado para una mena en particular so lamen te se puede hacer después de un amplio trabajo de prueba. En la flotación de mineral sulfurado es práctica común emplear al menos dos espumantes y más de un colector. Los espuman tes espec1· ficos se seleccionan para proporcionar las propiedades físicas adecua· das a la espuma. mientras que el segundo espumante interactúa con los colectores para controlar la dinámica del proceso de flotación. 10 Los espuman tes en muchos aspectos son similares qt1 únicamente a los colectores iónicos y en realidad muchos de los colectores, col11° los oleatos, son poderosos espumantes demasiado poderosos para u~rlos c~n10 espumantes eficientes, ya que la espuma que producen es demasi~do estable para per1nitir el transporte eficiente hacia otro procesamiento. El aumento de espuma sobre la superficie de los espesa· dores Y el espumado excesivo en las celdas de flotación son proble!Tlas que se presentan en muchas pl t d 1 · · -l#S u an as e procesamiento de m1neriJI"' _n buen esp~mante debe tener un poder colector despreciable y taW b1én producir una espuma que sea sól 0 b f: cilitar l t f · astante estable para a . . a rans crenc1a de mineral flotado desde 1 Id basta
el canal colector.
a superf1c1e de la ce a
·pi· o s de flotación nCl 357 Agua
Polar
Aire
No polar
Figura 12.10 Acción del espumante.
Los espuman tes generalmente son reactivos orgánicos de superficie tiva heteropolar, capaces de ser adsorbidos en la interfase aíre-agua. ando las moléculas de superficie. activa reaccionan con el agua, los ·polos del agua se combinan rápidamente con los grupos polares hitándolos, pero prácticamente no hay reacción con el grupo de hidroburo no-polar, la tendencia es hacia forzar al último hacia el interior la fase aire. De este modo la estructura heteropolar de la molécula de umante lleva a stt adsorción, es decir, que las moléculas se concenen la superficie con Jos grupos no-polares orientados hacia el aire los grupos polares hacia cJ agua (figura 12. l O). De este modo la acción espuman te se debe a la habilidad del espute oara adsorberse sobre la interfase aire-agua, debido a su actividad perfi~ial también es capaz de reducir Ja tensión superficial, estabilido así la burbuja de aire . los espumantes deben ser hasta cierto grado solubles e_~ agua, de . t r1.b uyen muy 1·rregularmente en unas0Juc1on acuosa manera se d 1s sus propiedades de activador de superficies no resultan co1npleta~~,n, " t' ·ocluyen en Sll compos1c1011 1 efectivas. Los espumantes mas e1ec 1vos de los siguientes grupos: Hidroxilo
-OH ~o
Carboxilo
-e OH
Carbonilo
=C O · -NH2 Grupo amina OH -OS02 , Grupo sulfo
S020H
Flotación en espunza
358
Los ácidos, aminas y alcoholes son los más sol~b~es de los esp~man. tes. Los alcoholes (-OH) se usan más ya que pr~cticamente no tienen propiedades colectoras y en este aspecto se prefieren e~, lugar de otros espuman tes, tales como los carboxilos, los cuales tamb1en son colectores poderosos; la presencia de propiedades c?lectoras Y espumantes en el mismo reactivo dificulta la flotación selectiva. Los espuman tes con un grupo amina y ciertos espumantes del grupo sulfo, también tienen débiles propiedades colectoras. El aceite de pino, que contiene alcoholes aromáticos, cuyo componente espumante más activo es el terpinol, C10 H11 OH, se t1sa ampliamente como espumante. El Cresol (ácido crecílico), CH3 C6 H 4 OH, también se usa mucho. En muchas plantas se utiliza ahora una gran variedad de espuman tes sintéticos, basados principalmente en alcoholes de alto peso molecular. Estos tienen la importante ventaja sobre los productos industriales tales como el aceite de pino y el creso! de que sus compuestos son mucho más estables, lo cual facilita el control del proceso de flotación y mejora el rendimiento. Un espumante de alcohol sintético de múltiples usos es el carbinol isobutil metil (MIBC). Otro tipo de espuman tes sintéticos se basa en los éteres de poliglicol y resultan muy efectivos. Se venden bajo varios nombres tales como Dowfroth 250, Cyanamid R-65 y el Unión Carbide PG-400. Aunque los espumantes generalmente son reactivos activadores de superficie, se ha demostrado que los reactivos desactivadores de sup erficie, tales como el alcohol diacetónico y el acetaletílico, se comportan como espumantes en los sistemas sólido-líquido-aire aunque no en los sistemas de dos fases líquido-aire. 11 Las moléculas' de estos reactivos tienen dos grupos polares y rápidamente se disuelven en a~ua. Se adsorben sobre las superficies sólidas pero 110 cambian apreciablemente su hidrofobicidad. Cuando la superficie mi11eral sobre la cual se adsorb.e el e~pumante inactivador de superficie, es ~bordada por una burbuJ a de aire, las moléculas se reorientan y producen una espuma de tres fases. suficientemente estable. La superficie es inactiva: no reducen la tensión superficial y aparte de la ligera reducción debida a l?s colecton~s, las fuerzas disponibles en estos reactivos para la fl otac1on se mantienen al máximo. Reguladores
~s regulad~~es
o modificadores se usan mucho en flotación para mod1f1car la acc1on del colector, ya sea intensificado o reduciendo el
ci¡Jios ,/e j7o tal·ió1z
359
to repelen te al agua sobre la superfic · . , l"' · , 1 ., te n11neral y de esa manera n mas se ect 1va a acc1on de colector 1 . . . dores se pueden clasificar .1ac1a ciertos minerales. L~s la como act1vantes, depresores o 1nod1dores de pH.
Acti•'allores . .Estos reactivos alteran la natu r al eza qu1m1ca , · d e 1as erficies del ~ineral de tal modo que se convierten en hidrofóbicas ido a la acc1on futura del colector. Los activadores generalmente sales sol ubles que se ionizan en solución y los iones reaccionan ences con la superficie mineral. Un ejemplo clásico es la activación de la esfalerita por el cobre en ución. La esfalerita no flota satisfactoriamente por un colector de tato, ya que los productos que se fo11nan del colector, tales como xantato de zinc, son relativamente solubles en agua y por lo tanto proporcionan una película hidrofóbica alrededor de la partícula del eral. La flotabilidad se puede mejorar por el uso de grandes canties de xantatos de cadena larga, pero un método más satisfactorio sar sulfato de cobre como activador, el cual se disuelve rápidamente disocia en iones de cobre dentro de la solución. La activación se e a la formación de moléculas de sulfuro de cobre sobre la super. mineral debido al hecho de que el cobre es más electronegativo el zinc y por consiguiente se ioniza menos rápidamente: (12.5)
ZnS+Cu2 +.. CuS+ zn2 +
furo de cobre que se desposita sobre 1a superficie de la esfaldet to para formar un xantato e 1 ,reacciona rápidamente con e xan . 'd ofóbica la superficie de la esfaler1ta. alimentación de reactimsoluble, que hace hi r 1a 1 · dadoso contro en debe o b seivar un cu1 t·vante en conjunción con O&Uo se usa sulfato de cobre cbol mo ª~~s minerales se acondicio'ndispensa e que E etor xantato. s t tes de agregar el colector y _..... _. separado con él activamente, 1ªº condicionador del colector, d' · ada entra a a pulpa acon ic1on . en solución. Esto sucede porque
ª
·
sulfato de cobre residual los iones de cobre, consureaccionan rápidamente. con sariamente ambos react1vos.mo activador es en la flotafl ., } &'. t 0 de cobre co al uso del su •ª . e donde después de la otac1on . t de las menas plomo-ztn ' flotada. En la misma ex ten. luego es · · ·t W-alerita se activa Y • la galena calcita Y prr1 a. nes de cobre tambi6n activan '
•
•
Flo taczon en esputna 360
.
zinc y cobre, tales como la ce. Los minerales oxidados de P °m :ta flotan ineficientemente con · · rita y ma1aqui rucita, sm1thson1ta, azu . n una cantidad extremadamente y requiere lfh 1,d · ric~s t. usando sulfuro o hidrosullos colectores su grande de éstos. Tales minerales se ac ivan
1
0
furo de sodio. . . ·, y después se disocia· El sulfuro de sodio se hidroliza en so 1uc1on . Na 2S+2H 2 0
NaOH
2Na0H+H2S
( 12.6)
Na + +oH -
( 12. 7)
H 2 S "H++Hs -
( 12.8)
HS - , H+ +s 2 -
( 12.9)
Puesto que las constantes de disociación en las ecuaciones ( 12.8) y ( 12. 9) son extremadamente bajas y en la ecuación ( 12. 7) es alta, la concentración de los iones OH- aumenta a una velocidad más rápida que la concentración de los iones H+ y la pulpa se convierte en alcalina. La hidrólisis y la disociación del sulfuro de sodio liberan los iones OH-, 2 S - y Hs- dentro de la solución y éstos reaccionan co n las superficies minerales, modificándolas. La sulfidización hace que los iones de azufre pasen hacia el interior de la red cristalina de los minerales oxidados. dándoles un recubrimiento superficial de seudosulfuro y pe1·1nitiéndoles que sean flotados por los colectores sulfhídricos. Por ejemplo, en la sulfidización de la cerucita, tienen lugar las siguientes reacciones: 2 Na2S + H 2 0
NaH
'+ NaO H
PbC03 + 3NaOH = HiO+ 1'T~2C03 + Na HPb03 NaHS+ NaHPb0 2 =2NaO H + PbS
(12.10) ( 12.11 ) (12.121
(12.13)
La cantidad de su lfuro de ct·10 . tamente controlad· so agregada a la pulpa debe ser estnca, ya que es un poder d · rales sulfurados y en exceso de . oso. epresor para los ~Ule evitando la adsorción del , , l prime a los minerales de éxito activados duplica. En la pulpa el ~o ector · El mecanismo de la depresión se 0 x igeno es ne ces· . . , d JoS co1ectores suJf 11 fdricos sob 1 arto Para la adsorc1on e re a superficie de sulfuro, pero el sulftltO
·ncipios de j7o tación 361
sodio tie11e una fuerte afinidad por el
Ipa:
, oxigeno y los extrae de la
(12. 14) •
esa n:ianera ;a_ acció~ del ~ol.ector no se presenta hasta que el exso de iones S Y HS se el1mme de la solución por oxidación. Este xceso de iones también se adsorbe rá¡)idamentt' sobre la superficie ineral, desprendiendo otros iones en el interior de la solución. Esto roporciona a la superficie una alta carga negativa que impide la ad·rción de los aniones del colector. En la flotación de menas mezcladas de óxido y sulfuro, los mineles de sulfuro son flotados primero, antes de la sulfidizacíón de la perficie del óxido. Esto evita la depresión de los sulfuros por el io y el sulfidizador se agrega posterio1·1nente en etapas a la pulpa, niveles reducidos. Depresores. La depresión se usa para incrementar la ~electivi~ad
e la flotación volviendo hidrofílicos (ávidos de agua) a ciertos mmees y evitando así su flotación. . Existen n1uchos tipos dedepresoresct1yas acciones son comp.l1cadas variadas y en la mayoría de los casos se con ocen poco ' lo. que dificulta , que s1. se ap¡·1caran otros tipos de reacntrolar la depresión mas vos.
. lo de una forma de depresión El recubrimiento de lama es un eJemp t ·r ada y molida las laEn una mena n t1r e se presenta naturalmente. b s partículas de mineral, ., que recu ren a 1a d1.fiicultan la flotac1on, ya Al veces se eliminan de la tardando la adsorción del colecto_r. . ,gunpa:ro un método n1ás con· orosa ag1tac1on, ., . rf. . e ic1e median te una v1g s El silicato de sodio en s0Juc1on ble es usar un dispersante de lama · partículas de manera que a sobre 1as ' l menta la carga de dob e cap . ápidamente y entonces desaparecen r capas de lama que se forman , el colector. Por lo tanto, . 1 · teractua con . superficie limpia de minera lll activador. evitando que 0 este caso el silicato de sodio se usa clom os sist~mas el silicato de 1...~ ' 1 En a gun . los .ICUllas depriman las part1cu as. algunos sistemas para ·o también se usa como depresor flen ri'ta-calcita Y sel1ee lita -cal. , de uo tos y calcita en la separacion 1
ª
Flotación en estJz, 111
362
Los cianuros se utilizan mucho en Ja flotación selectiva de las menas de plomo-cobre-zinc y de cobre-zinc, como depresores para la esfalerita pirita y ciertos sulfuros de cobre. Está totalmente bien establecido qt1e la esfalerita li1npia pura no ad orbe los xantatos de cadena corta l1asta que su superficie sea activada por tos iones de cobre (ecuación 12 .5 ). Sin em bargo, los iones resultantes de la disolución muy ligera de los mi11erales de cobre presentes en la mena ocasionar1 una activació11 no intencional y evitan la flotació11 se1ectiva.l 2 El cia11t11·0 e ag1·ega a Ja pti lpa para desadsorber el cobre de la superficie ~' reaccionar con el cobre en la solución for1nando complejos olubles de cia11uro. El cia11t1ro de sodio es rl que más e utiliza: e ludroliza er1 so1ució11 act1osa para f'onnar álcali libre\• ácido cianhídri o relati,runente in oluble. ( 12.1 5)
frinr.ítJio~· ele [lo tació11
rbtir<.J de caclv11<1 corta se usa
363
.
nporlota t en la qtie los c1a11t1ros se t1san como d 11 o, para la flotación selectiva Mientras q11e 1nucl1as plant f ~presores. as unc1onan r· . ro st1lc), e11 otr,1s se agrega un re t' .. e 1c1entemente con cianu. ac ivo ad1c10 1 de z111c, p~1ra asegt1rar la depresio; n t · f na ' generalmente sulfato · sa is acto 1· d 1 presentes 1011es de cobre, la in trod .; r. e a esfale rita. Si están ., l b ucc1on de tone d . ositactc)Il C1 e co re sobre la supe r· . s e zinc, evita la der ic1e de la f l · P ecuación ( l 2. S) l1 élcia Ja izquierda. es a er1ta trasladando la Si11 c111 l)a rgo, se presentan otras reacciones . m, 1· auxiliar la dep1·esi6n y se considera as comp eJas, para . · que e1 cianuro r · sulfat o de z111c pa1·a formar cianuro · . eacc1ona con el d.e zinc el c l la . insoluble)'' se deposita sobre la superficie d~ l ~a e.sre t1v~;nente hidrofílica y evita 11do la adsorc·, d ªes aleri ta, volv1endola io11 e 1co1ector.
ª
(12.16)
En una pulpa alcalina, también se forma hidróxido de zinc el cual adsorbe los io nes de cobre y se deposita sobre la superficie de esfalerita, i111pid ie11do la adsorción d el colector. El uso del sulfato de zinc reduce de este modo el consumo de cianuro Y se sabe de casos en los qt1e la depresión de la esfalerita se logra sólo usando sulfato de zinc. La flotación se lleva a cabo generalmente en un medio alcalino ya que la mayor parte de los colectores bajo esas condiciones son estables Y la corrosión de las celdas, tubería , etc., es minimizada. El control el pH es extremadamente importante , especialmente en la flotac;ión lectiva y la alcalinidad se controla por la adición de cal, hidróxido e sodio, carbonato de sodio y ácido sulfúrico. . . La cal , sien · d b t usa mucho para regular la alcal1n1dad de o ara a, se ., ulpa "' de lechada de cal o sea una suspens1on P Y se emp 1ea en 1orma ' ., e Partículas de hidróxido de calcio en una soluc1on acuosa satl urflada. 1 les solt1bles sobre a otad cal evita los efectos adversos e as sa T b., La . . , .d metálicos. am 1en se usa n, precipitándolas como htdroxi os . ·t El ion hidróxilo y el Uch · 1•t y arsenop1r1 a. o como depresor de la Pll' de la cal sobre la pirita para calcio participan en el efecto depresi~o (OH) Feü(OH), CaS04 Y ~rmación de películas mezclad.as~~ 1: adsor~ión del xantato. La 03 sobre la superficie, reduc1en . erales de cobre, pero deprime 1 no tiene efecto depresor en los ~in la flotación de la gal~na, '81e ·gu1ente, en na en cierto grado. Por cons•
ª
.
364
Flotación en espunia
el control del pH frecuent~mente se modifica por el uso de ceniza de sosa ( ia 2 C0 3 ), deprimiendo la pirita y la esfalerita por ~ I ~ianuro. El dicromato de potasio (K2 Cr2 01 ) se usa para de primir la galena e.n las separaciones plomo-cobre, la acción depresiva se debe a la reacción qt1 ímica entre la superficie de la galena Y los aniones CrO~ -, los cuales producen dicromato de plotno insolub le que aumenta la mojabilidad y evita la flotación. Los reactivos orgánicos tales como el almid ón, tanino, quebracho, (madera dt1ra) y dextrina no se ionizan e11 la solución, pero fonnan partículas coloidales en el interior de la pulpa las cuales se depositan sobre las superficies de mineral, evitando Ja flo tación de una manera similar a un recubrimiento de cal. Todos los minerales se deprimen con grandes cantidades de esos reactivos, que no son tan selectivos comolos depresores electrolíticos. Estos se usan en pequeñas cantidades para deprimir el talco, calcita y grafito. La fécula de almidón también se usa para deprimir la molibdena en las separaciones cobre-molibdeno.
PRUEBAS DE FLOTACION DE LABORATORIO
Para desarrollar t1n circuito de flotació11 para una mena específica, se. deben emprender pruebas prelin1inares de laboratorio para deter· m111ar la ~elección de los reactivos y el tamaño de la planta para una prod ~1cc1on dada, así como también el diagrama de flujo y los datos relacionados. Las pruebas de flotación también se llevan a cabo sobre menas de plantas existentes para mejorar los procedimientos y para el desarrollo de nuevos reactivos.14 Es indispensable que las p ruebas se lleven a cabo sobre una mena q~e sea representativa de la tratada en la planta comercial. Las muestra~. ~~ra las, p~eba.s deben ser representativas, no solamt!nte en coin· pos1c1on qu Imtca, Sll10 también en relación a la · ·, miJ1ef8· ló<1ica y d 0 d d. compos1c1on ~ g~a .. e. iseminación. Por consiguiente se debe hacer un exa men m111eralog1co de los nú cleos de pe f . , u-+r.as . . . r orac1on u otras m ~ ..
per orac1on comp t . perforación en el de ) , . . ttes os son ideales para probar nen mena d e punto _1 osJt~· es amplia, generalmente los núclcoscoJID'" Los cuerpos m·1nÍl> sl~~P iamc~te distribuidos en área y profun-' era ~s son var1abl ) . se aplica igualmente b . es Y u11a muestra representat 1en a todas I· -• tanto, ¿sta se usa para ~I d as partes del cuerpo miner... esarrollo del procedimiento general
36!S
J a1·~1 ~ta bit\ :\1· 1~1s L' l)ll(.iiciotlL\s ó )t . o11ar da t dis 'tll) Sl)l1re la t ca1·1 t. t l l d1111as ei1 cacla caso ) propor' o a e la \'ar· · , d betl rt'aliz41· prll t'l'Lts aclit'i<..)Ilale , . t · tac1011 e la 111e11a. se ci
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lJ11a ' ~z '- lit ~t' seleccio11a11 las tlltl, t nrlcs~1 ri 1 1·t'l' ~ira rlas para 1. , es ras represen ta t ivas de la J11e11a, . as 1>ruebas de flotació l 0 .1 ¡· di '111i11t1 .. ¡ 11 l' ta111año de l· n, qtie n1p ica ~ . . , .. a nlena l1asta tl r1 ta111 año de part íct1la ópo. La tr1tt11·~1l' tt)tl se lleva a cabo coii cti·d d . • ·~ • 1 a o para evi tar la cot1tama~101~ ~lt'L'l lúJltéll dt' la 111uestra con grasa. aceite t1 otros n1ateriales e prt'\'1at11 \ 11 t •
se l1a van tri tt1rado Aun e t 1na 1a t · l 11 11 11 a co111erc1a , una • · Ut'tla "'a11t lli~1d de grasa o aceite perturba te111poralmente el circ11ito tl<.)t~lL'i l 11. las 111t1estras 11or111al111ente se pasa11 por pequeñas tritttdor~1s d~ qt1ij~1d a o de cono 11asta alrededt1r de 0.5 cm y de. pué sta 1 111111 e11 fl1tiillos de trituración en circuito cerrado con una criba. El al111a cc 11~1111ie.11to de las 1nuestras tritt1radas es importante , pt1esto e se tlebe e\'Ítar la oxidación de las superficies, especia11ne11te en las nas sult-.t1 r~1(i~1s. Los sulfuros se debe11 ensayar tan pronto como sea sible des~1t1és de obtener la inuestra~ las niuest1·as de 111e11a s11lfurase e1nb~1rca11 en tambores sellados en t1n estado tan grueso con10 posible. Las 1nuestras se debe11 triturar confor111e sea 11ecesa1io dute el trabajo de pruebas, aunque una solución 1nejor es trit11rar tolas n1uestras y almacenamiento en una atn1ósfera inerte. La moJietida de las muestras en húmedo sien1pre se debe i·ealizar ediatamente antes de la prueba de flotació11 para evitar la oxid~ción las superficies minerales liberadas. La molien~a de la~orator10 e11 • usando molinos de bolas, produce una al11nentac1on. de flot~ con una distribución más amplia del tamañ? ~u_e se obt1en~ en . ª. . . d . para minimizar esto se ttsa t=l nda continua en circuito cerra o, . . ., • . . e ue dará partículas con u11a d1str1buc1on de barras 1nterm1tent q btiene en los circuitos . mucho a la que se o o que se aproxima . b 0 realmente la verdadera os de los molinos de bolas. Sml em baregm~lienda de los mi11erales .6 l ya que a so r 1 n nunca se a canza, racterística de la n1olientta 'ti que es una ca . &ravedad espec1 1ca, li de barras intenn1tente . .....·to cernldo. se evita en un mo ~o lena se muele más fino en auneral denso y suave t~ como pruebas intermitente.s Y :cerrado que el pronost•~?º ::rpartículas ultrafinas s.on uns debidas a la produCCJon les como la esfaler1ta Y la tfurados, ta e Algunos minera1es su t maftos más gruesos que s. deprimen más fácilmente en los a resulta más difícil depr1·
ªfas
en la molienda intermitente, pero
366
Flotación en espu tna
mirlos a los tamaños más finos resultantes de la molienda en circuito cerrado. Los pronósticos de las pruebas de laboratorio mejoran si la recuperación de mineral de las pruebas intermitentes se expresa en función del tamañ.o del mineral más que en el tamaño del producto total. Ento11ces se determina el tamaño óptimo de mineral Y el tamafio total que se estima para usar la malla que proporcione una m0• lienda óptima. 15 Este método supone que la misma finura del mineral valioso dará los mismos resultados de flotación, tanto en circuito cerrado como en molienda intermitente, sin considerar las diferencias en las distribuciones de tamaño de los otros minerales. El tamaño óptimo de molienda de las partículas no depende solamente del tamaño de liberación, sino también de su flotabilidad. El examen inicial de la mena es indispensable para determinar el grado de liberación en té1·1ninos de tamaño de partícula, para estimar la finura necesaria de molienda. El trabajo de prueba se lleva a cabo sobre determinados tamaños de molienda junto con las pruebas de flotación para determinar la malla óptima de molienda. En ciertos casos, se requiere sobremoler la mena, para que las partículas sean bastante pequeñas y que las burbujas de aire las puedan levantar. Si el mineral flota rápidamente se puede utilizar una molienda gruesa, el concentra· do subsecuente requiere una nueva molienda para liberar aún más el mi· neral de la ganga, antes de llevar a cabo la flotación adicional para producir un concentrado de alto grado. Con frecuencia las pruebas de flotabilidad inicial se efectúan sobre las partículas liberadas de mineral, como un medio de evaluar una gama ap1·opiada de colectores. Un método útil de laboratorio es el de la me· dición del ángulo de contacto, 16 en el que una superficie de mineral lisa y limpia se coloca en agua destilada y una bt1rbuja de aire se pre· siona hacia abajo desde el extremo de un tubo capilar encima de ésta. Si después de un corto tiempo no es visible la adhesión al apartar la b11rbuja, se supone que la superficie de la partícula está limpia y Iueg~ se añade el colector. Ahora si la superficie mineral se convierte en hi· drofó?ica, el re~ultado será Ja adherencia de la burbuja a la superficie del mineral. El angulo de contacto que se produce a través de la fase de agua (figura 12.2) es una medida de la flotabilidad del mineral. Etrné· todo tiene muchas desventajas, ya que es extremadamente difícil ob· 0 tener una superficie realmente representativa del mineral del tarnaft · ( 1 2 ·vo necesario a ~enos 0.5 cm ). El mii1eral no puede ser representat1 . de la_ superficie nat~ralmente liberada después del pulido intenso ne cesar10 para producir una superficie plana completamente linJPia- fl
s ,Je f!otació 11 de laboratorio ba pri1e
367
étodo es estático, mi en tras que la fl ., P1 , l dh' otac1on real e d. , . las part 1ct1 as qt1e se a 1eren desptiés del s 1nam1ca, ya que el~"'ªn de11tro de la pt1lpa. choque con la burbuja se En el n1étodo de captación por b b . ')f ta111año peqt1eñas cantidades de _ur u¡as, se muelen Y clasifican P mineral se col , que contiene los reacti·vo d ' ocan en un tazan de a..gua destilada . . s e Prueba y se p · a b1trbuJa de aire qt1e se mant· res1onan por un . . iene en el extremo cóncavo de una barra de v1dr10. Entonces la burbuja caroad 0 . a se extrae de la solución que se ad hieren se cuentan baJ· un mi·c . 11 L 1 s Ylos granos 0 , , roscop10. ee de arrollo un n1etodo menos tedioso· él observo' que 1 · • > ' a carga minera 1 jnvar1ablen1ent~ asume una forma regular que comprende una capa simple de part icul~s estrec~amente unidas en la base de la burbuja. Colocando una ret1cula detras del oct1lar de t1n 1nicroscopio binocular y observando la silueta de la burbuja y st1 carga contra la retícula, se puede estimar el 11ún1ero de cuadros cubiertos por la carga y por consigt1iente, dcdt1cir el área de la sección transversal de la parte visible de la superficie de las partículas levantadas. Este valor corresponde estrecl1ame11te al número de granos sobre la burbuja, que se deter1nina por conteo. así como el uso de muestras estrechamente clasificadas por tamaño. lo que pennite la construcción de líneas de calibración. La técnica de levantamiento es más sensible a la concentración de reactivo Yal pH de Ja pulpa que el método del ángulo de contacto Y resulta mucho menos tedioso, aunque tiene el inconveniente de ser una prueba básicamente estática. En la técnica del Tubo Hallimond (figura 12. l l ), pre:~lecen las . . . . d na celda de flotac1on con1er~ 1 cond1c1ones dinámicas, sun1lares a as e u l
•
•
º• o
ºoo •
~
Tubo colector de ~ flotados
•/
Polvo de prueba
.........__ Soporte aglomerado de vidrio poroso
Aire
Figura 12· 1
1 Tubo de Hall1mond.
368
Flotación en espu"1a
cial. Las partículas de mi11eral se mantienen sobre un soporte de vidrio sinterizado dentro de un tt1bo que contiene agua destilada y el colee. tor bajo prueba. Las burbujas de aire se introducen a través del tubo de vidrio si11terizado. éstas elevan cualquier partícula hidrofóbica de mineral~ las burbujas revientan en la superficie del agua, pe1·1nitjendo que las partículas caigan dentro del tubo selector. Cuando se trata una pequeña muestra pesada de mineral, el peso colectado en e] tubo se relaciona con la flotabilidad. La mayor parte de las pruebas de laboratorio se llevan a cabo en las celdas de flotación por lotes (figura 12. 12), no1rnalmente con mues-
Figura 12.12 Celda de flotación de laboratorio
, ,,,,, ba•~ ,l t! fl o ta i ó 11 1le /a¡, (, ,,,••1 ¡,(
..o
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..... eQ)
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·...m 0~-----~o;~;:---------------Optimo °' T.1empo de flotar,1tJr1 a: ( .)
1
Figura 12. l 3 Cinética de la flotación prima ria . eri una prueba interrnitente.
. de 500 g, 1 kg, ó 2 kg de mena. Las celdas reciben agitación me1ca la velocidad de rotación de] impu1sor es variab1e y sjmuJa Jr;~ odelos a gran escala comercialmente disponible. La íntroduccjfJn dt a la celda se hace en general a través deJ dueto que rodea a Ja flecha impulsor. La acción del impulsor ja1a el aire hacia abajo del d ucto 1volumen se controla mediante una váJvula y por 1a velocidad dtl ulsor. El impulsor divide la corriente de aire en burbujas finas, luego s se elevan a través de la pulpa hasta Ja superficie, donde cualquier ícula levantada se extrae en forma de espuma mineralizada. La 11.tUa se capta a intervalos establecidos y es posible relacionar la rei6n de metal con el tiempo de concentración (figura 12.13) y ica resultante se puede usar para determinar el tamaño de planta
se necesita. 11-Ja á t· bas por lotes son medianamente claras, pero MI pr e 1ca 1as prue 14 observar algunos puntos experimentales.
a debe ser bastante vigorosa para manteM &g1tac16n de la pulp ., · desmenuzar la columna a todos los sólidos en suspension, sin t-
.
.
espuma mineralizada.. . amiento de la pulpa con reactivos frecuencia el acondie1~n de Ja agitación que varía desde 0
sario. Este es un per1od . tos antes de la entrada de ai9()cos segundos hasta 30 m1n~ de' las partículas minerales . la superfJC1es 'que penn1te que s ionen con Jos reactivos.
370
Flotación en espuina
3. Muy pequeñas cantidades de espumantes pueden tener marcados efectos y frecuentemente las adiciones del espumante Por etapas son necesarias para controlar el volumen de espuma. La profundidad de la espuma debe ser entre 2 Y 5 cm, ya que las espumas de poca profundidad tienen el riesgo de perder pu]. pa dentro del depósito de concentrado. Algunas veces la reducción de la cantidad de aire se aprovecha para limitar la cantidad de espuma que se produce. Se debe estandarizar mediante pruebas comparativas para impedir la introducción de otra variable. 4. Como un asunto de economía, las separaciones por flotación se llevan a cabo en una pulpa tan densa como sea posible, que mantenga una buena selectividad y condiciones de operación. Mientras más densa sea la pulpa, tanto menos volumen de celda se necesita en la planta comercial y también se utiliza menos reactivo puesto que la efectividad de la mayor parte de los reactivos estará en función de su concentración en la solución. La densidad de pulpa óptima es de gran importancia, ya que en general mientras más diluida se encuentre la pulpa, tanto más liI11pia será la separación. La mayor parte de flotaciones comerciales se halla en pulpas con peso de 25 a 40% en sólidos, aunque pueden tener un mínimo del 8% y un máximo del 55%. Se de· be tener en cuenta que en las pruebas de flotación intern1itente la densidad de la pt1lpa varía continuamente, de principio a fin. a medida que los sólidos se extraen con la espuma y se agrega agua para mantener el nivel de pulpa de la celda. Esta variación continua ca1nbia la concentració11 de los reactivos así como el carácter de la espuma. S. Como el agua contiene sustancias químicas disueltas que pue· den afectar la flotación, se debe usar agt1a del abastecimiento comercial más bien que agua destilada. 6. Por lo general sólo se necesita11 cantidades muy pequeftas d~ · ct1· re.activos para las pruebas por lotes. Para controlar conexa tud las velocidades de adición, con viene diluirlos. Los reacti"°; solubles en agua se pueden agregar como soluciones acuosa6P" 0 pipeta Y los reactivos líquidos insolubles por gotero graduadº aguja hipodé11nica. Los sólidos se pueden en1ulsionar o disalver en solventes orgánicos teniendo cuidado que estos últiiriOf OO afecten la f1otació11.
¡ruebas de flotación de laboratorio 371
7. La mayor parte de las ope . raciones de fl ., . . ye11 a 1 menos una etapa d otac1on comercial incl _ 1 u e 1unp1eza de nuevo para aumentarle , en a cual la espuma se flota 1 grado y f · ¡· · e 1nas 1Illp1as se reciclan p recuentemente las colas . 1 . uesto que 1 1 , rec1c an en las pruebas por lot . as coas mas limpias no se · es , dichas prueb . as no siempre simula11 conve111entemente las 1 , . . P antas comercial s· 1 li . cr1t1ca, conviene realizar 1 . es. i a mp1eza es 10 de flotació n de etapas mu~lt~lcl d~ pruebas. Estas son pruebas 1p es diseñad · to de los materiales en circulación ~s ~ara med.1r ~1 efecciclo de pruebas son det __ . · Los prmc1pales obJet1vos del er1n1nar:
a) El aumento en la recupe
·, ., d 1 1 rac1on que se obtiene por la recirculac1on e as co as más limpias. b ) ~variación ~n los requerimientos de reactivos para compensar la carga circulante de los mismos. e) El e~ecto d~l aumento de lamas u otros indeseables que puedan mterfer1r con la flotación. d) Problemas en el manejo de la espuma. Nor1nalmente se necesitan al menos seis ciclos antes de que el circuito alcance el equilibrio y se pueda hacer un balance completo de materiales sobre cada ciclo. Como los reactivos están en solución, es dispensable que tanto los líquidos como los sólidos se recirculen, f cualquier líquido que se usa para ajustar la densidad de la pulpa ser líquido del circuito obtenido de una decantación o etapa de
.ion , . recten te.
Es muy laborioso llevar a cabo el ciclo de pruebas Y muchas veces eba no tiene éxito en alcanzar la condición estable. Se hadesarroun método19 por el cual se puede pronosticar el comportamiento ciclo de pruebas desde tos datos desarrollados con las pruebas por h desarrollado un programa por computadora • d. ºd al . . m 1v1 u es y se a .ción estable para una variedad de crr11egar a un bal anee d e condl
simulados.
de planta piloto ., ratorio proporcionan la base para pruebas de tlotac1on ~e lat>o es del desarrollo de la planta, frede la planta comercial. Ant . 0 to a escala para: 1 ente se llevan a cabo pruebas pt
Flotación en espuma
372
1. Proporcionar los datos de la operación continua para el diseño, ya que las pruebas de laboratorio no simulan perfectamente las plantas comerciales por ser procesos intermitentes. 2. Preparar grandes muestras de concentrado para que l~s ~~tudien las fundidoras u otros interesados para evaluar la posibilidad de castigos o bonificaciones por trazas de impurezas. 3. Comparar costos con métodos de procesos alternativos. 4. Comparar funcionamiento de equipo. S. Demostrar la posibilidad del proceso a inversionistas no técnicos. Los datos a escala del laboratorio y de la plan ta piloto, deben pro· porcionar las condiciones óptimas para la concentración de la mena y el efecto del cambio de las variables del proceso. Los datos más impor20 tantes que suministra el trabajo de pruebas incluyen:
La malla de molienda óptima de la mena. Es el tamaño de partícula a la cual se obtiene la recuperación más económica. Depende no sola1nente de la facilidad con que se muele la mena, sino también de la capacidad de flotación que tenga. Al· gunos minerales que flotan rápidamente pueden llegar más arriba del tamaño de liberación de las partículas minerales y el único límite superior en tamaño es aquel en que las burbujas no pue· den elevar físicamente las partículas hasta la superficie. Este límite de tamaño superior generalmente está alrededor de 300 µm. El límite de tamaño inferior para la flotación, en el cual se presentan problemas de oxidación y otros efectos superficiales. es alrededor de S µm. b) La cantidad de reactivos necesaria y la localización de los puntos de adición. e) La densidad de la pulpa es importante en la determinación del tam~ño Y número de las celdas de flotación. d) ~l tiempo de flotación. Los datos experimentales indican el tiempo necesario para efectuar la separación de los concentra" dos y colas .. Este tiempo depende del tamaño de la partícula Y de 10 ~ reactivos que se usan Y es necesario para determinar 18 capacidad de la planta. e) SL~ te1nperatura de la pulpa, modifica las velocidades de re~ in embargo ' para la m ayor parte de las separaciones, el~ --.iall8 usa a temperatura ambiente.
a)
Circuitos bóJ·icos de flotación 373
f) La extensión de la unid d d ·1· l d d e la mena La · e molienda c t . . s variaciones en dureza fac1 ic a ' on en1do m · ' ., 1 c1on se deben investigar , mera Y capacidad de flota.1seno. para as1 adopta r 1as variaciones . en el d g) Las cualidades de corrosio' ., n Y eros1on de 1 l S . tantes en la detetininación de los . ª pupa. on unporconstruir la planta. materiales que se usan para
ª
lz) El tipo de circuito. Se pueden . circuito y las pruebas d b usar ~uchos tipos diferentes de . , e 1a oratorio proporcionan los datos para el diseno mas conveniente del circuito.
CIRCUITOS BASICOS DE FLOTACION La flotación comercial es un proceso continuo , en el que las celdas están arreglad as en serie f or111ando un banco (figura 12. 14). La pulpa que entra a Ja primera celda del banco cede algo de su mineral valioso en forma de espuma; el derrame de esta celda pasa a la ·guiente celda de donde se extrae más espuma mineralizada y así sie hacia abajo del banco, hasta que las colas estériles derraman en la ltima celda en el banco. La altura de la columna de espuma para cada Ida se detennina ajustando la altura del vertedero de derrame de las las; la diferencia en altura entre ésta y el labio de derrame de la celda er1nina la profundidad de Ja espuma. La alimentación nueva que a la primera celda de un banco, mantiene alta la columna de e_sa en algunas de las primeras celdas, puesto que hay abundancia partículas minerales hidrofóbicas para conservarla. El nivel de l.a se eleva de celda a celda a medida que la pulpa se agota en m1sivamente la altura de la compuerta Idas en el banco conflotables, elevando progre , . colas en 1a ce Id a. Alg~ as de las ultimas ce ba·o ue compret1de partículas espumas de grado relat1vamen te J ' qd barredú ·as o depura. E n las llama as · te acrof111cas. stas so artículas de Jos nledios las que normalmente comprenden~ del sistema. Las celdas baveces se recirculan hasta la ca eza ervar una espuma profun• que tienen poco mineral para codnscolas elevadas de manera mpuertas e E , sus vertederos o co l Jabio de la celda. sta prac.....a siempre esté derramando por.ea} ue casi no flota se conoce se usa para extraer todo el mat;n ~gura una máxima recupebajando con fuerus las celdas Yas
., Flo taczon en espu,,, 0
374 -----..~ Flujo de la pulpa •
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~~'\~A<"V., ~·>J J.~¡.,·~~-:;~..~ · i .. · ;.i· Nivel ·.' Nivel ; de la 1' de la " pulpa 1• pulpa ': J •...___ ~6-:~~~j • ·~
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Figura 12.14 a) Banco de celdas de flotación . b) Bando de celdaJo
ración del banco de celdas. Sin embargo , deberán evitarse las culantes excesivas ya que la alimentación primaria se puede ..... reduce el tiempo de flotación. El diagrama de flujo para esrte básico se muestra en la figura 12.15, y opera con éxito sólo
rctiitos básicos 1Je (lotac·ió ,.1
375 Celdas
Depuradoras
Concentrado f 1nal '
Figura 12. l S Cir cu1to . de flotac ·· . ton s1m ple. Alimentación
.
Flotación pri rnaria
Depuradoras
Colas
Concentrado f 1nal
Figura 12 . 16 Sistema d e fl otac1on · · pnmaria-depuradoras-limpiadoras ·
eangaes r~Iativamente no flotable y ello requiere un control extremadabaente cuidad oso para produc1r de concentrado si m · un grado un1fo11ne · Yd. a~unas fluctuaciones en las presiones. Un sistema preferible il~1r el concentrado de algunas de las primeras celdas de banco. ocido con10 concentrado de flotación primaria y reflotarlo en las kJaslimpiadoras. donde Jos vertedores se mantienen bajos para conar una espuma profunda y producir un concentrado de alto grado. este sistema de flotación primaria-depuradoras,-limpiadoras las as limpiadoras reciben una alimentación de grado comparativante alto, mientras que la sección de depuración se puede trabajar un exceso de aire para obtener una recuperac~ón máxim?· Las colas .las celdas limpiadoras que generalmente contienen part1culas ae_r_ode mineral normalmente se recirculan a las celdas ~e flotac~o~ ·a y a 1 d d Este tipo de circuito, ademas de ser util as epura oras. , . · , l las me ·t la cantidad max1ma de aereac1on a del ba nas que necesi d an · na recuperación provechosa, muchas neo para pro uctr u
Flotación en espu~a
376 Alimentación
,....----L-----rL---¡----¡ Colas r.....-t
Relimpia- Limpiadoras ~ doras
1
Flotación primaria
Depuradoras
Concentrado final
Figura 12.17 Circuito que emplea flotación relimpiadora.
veces se emplea cuando la ganga tiende a flotar y es difícil separarla del mineral. En tales casos será necesario utilizar uno o más bancos de celdas que limpien de nuevo (figura 12.17). El agua de dilución que se usa para bajar la densidad de la pulpa en los bancos limpiadores pasa a las celdas de flotación primaria Ydilu· ye la pulpa primaria, por lo que ésta contiene una menor cantidad de agua a medida que deja la sección de molienda para que la dilución de ias colas más limpias ayuden a alcanzar la relación correcta de pul· pa en las celdas de flotación primaria. Diseño de diagramas de flujo
Ya se vio (figura 12.13) que es posible determinar el tiempo óptt· mo de flotación para la recuperación económica de los minerales me·
•
cuitos básicos de flo tació11 377 e
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8 ~~~~-,::=:-:;;:---;--:~~~~~- Tamaño de la partícula ~ipra 12.18 Constan te de velocidad de flotac ión en función del tamaño de par-
t1cula.
Claro que la actividad la flotación de una mena dismin1Jye Ientaente hasta el tamaño de partícula fina. debido principalmente al ...aa1ento en el número de partículas por unidad de peso y a las condi·ones deterioradas para el contacto partícula-burbuja y efectos tales mo la creciente oxidación superficial de las partículas. La activid de la flotación decae muy rápidamente por arriba del tamaño ópo de partícula debido al menor grado de liberación de los miney a la habilidad decreciente de las burbujas para elevar las parlas gruesas. El material flotado se compone de una fracción de ida flotación en la escala de tamaño medio y de otra más renu ente comprende el material grueso sin liberar y los finos. En un circuito flotación comercial, el material de flotación_rápida se r
:n
.
o~ de la velo~ida_d constante de flotat~~o;~s de las celdas de flota-
La diferencia prmc1pal entre los conce~ últiinas comprenden
ta11to )' los de las depuradoras es .que esta concentrado de las de 1 finas rruentras que e gruesas como .' . nte de una fracción de tamaño . n primaria consiste pr1ncipalme ·o. más limpio depende ~el ~oncen-
1
~do _del concentrado fina rado de limpieza ópumo que se Prunano y para alcanzar el g trado primario en un valor ., . t nerelconcen ue, es necesano man e t blecer la separac1on entre ...._inado. La decisión de dónde es a se puede 11ac~r basándose de flotación primaria Y depuradoras
Flotación en espuina
378
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Concentrado primario
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Colas
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Tamaño de la partícula
Figura 12.19 Sistema de celdas de flotación primaria y depuradoras determinado por la constante de velocidad de flotación.
en las pruebas por lotes, en_las que el grado acumulativo de concentrado se traza con respecto al tiempo (figura 12.20) y en ton ces se fija el límite de tiempo para la flotación primaria como el necesario para obtener el concentrado pri1nario con un grado lo banstante aJto para producir el concentrado final que se especificó, con el número seleccionado de etapas de limpieza. En un circuito complejo de flotación, la primaria se puede dividir en etapas, cada una entregando su con centrado en el circuito de lim· pieza en una posición diferente de acuerdo a su grado. De este modo el diagrama de flujo básico que consiste de limpiadoras y relimpiado· ras, se complementa con un circuito de limpieza de bajo grado (figu-
ra 12.2 1). o "O ro
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Tiempo de flotación
Figura 12.20 Grado acun1ulativo en la fl t . . . . 1 o ac1on pr1mar1a contra e
cuiros básicos de flotación
ñemo&fo •
A&fld1ac1on
1
~~-_::.._-_ -----:-~-::=~· l nras l • 1mp1adñres 1 p ~rizs de t:z~ r. _. primarias - __ • - _ + cdti
¡ ~.;___..:.::.__.J L
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..__....,_~f ~®'as ~erciañas
ConC2nt:~o
Figura 12.21 Circuito complejo de
i- - +J
fina
!lota~ión .
. Para asegurar la recuperación de las partículas débilmente aero. casque pasan a la sección particular de la planta de Iitnpieza. es inensable que el tiempo de retención en la etapa de limpieza sea al nos el de la sección de flotación primaria correspondiente. Puesto que el objeto de la sección de depuradoras o re(Ltperadora facilitar la recuperación máxima minimizando las pérdidas en lascose recomienda dimensionar generosamente las celdas depuradoras peradoras) pa1·a per111itir que floten no solamente las partículas carácter de lenta flotación, sino también para pe11nitir las tlt1ctuaes en el circuito. Sin embargo. es importante evitar una sobrecarga siva del sistema con grandes volúmenes de material de bajo grado. lo tanto se debe hacer un arreglo en el diseño del circt1ito de las recuperadoras.
21
F.sto es particulannente importante en la flotación no n1etálica. e debido generalmente a la baja relación de concentración . fre temente se producen grandes cargas circulantes. Por ~~emplo. en tación de una mena metálica de bajo grado. la relac1on de conción puede ser tan alta como 50, de manera que sólo ~Iredt>dor de la mena se extrae como concentrado y las cargas circulantes sistema d t orden de magnitud. Sin embargo , las menas son e es e .~ d 1 licas, muchas veces son de alto grado y Ja re ac1on e concen-
Flo tación en espuina
380
tració11 puede ser tan baja como 2, de manera que el 5?3 de la mena se obtiene como concentrado Y se produce~ c~rgas crrcu~a.ntes muy altas. Frecuentemente el control de tales circu itos se facilita Por la adición de un espesador o agitador, el cual actúa como colchón com. pensador de capacidad para los grandes cambios en la carga circulante 20 que surgen cuando hay cambios en el grado de la m ena. En muchas plantas de beneficio, la molienda se lleva a cabo en dos o mas etapas. El propósito de la molienda primaria es facilitar la recuperac1on máxima, volviendo flotable la mayo r p arte del mineral valioso, de manera que la masa de la ganga se pueda desechar Y reduciendo así la cantidad de material que más adelante se d eba procesar. En la molienda secundaria, o remolienda, la mayor preocupación es el grado del concentrado. La remolienda de los productos med ios es una práctica común en la mayor parte de las plantas de flotación. El p roducto de las recuperadoras y las colas de las limpiadoras contiene básicamente una fracción fina no muy rica en metal de lenta flotació n y un producto grueso que consiste casi todo de mineral sin liberar. Si la cantidad de finos esapre· ciable, estos productos se deben clasificar; después se vuelve a moler todo el producto grueso y regresa a l sistema con la nueva alimentación. El producto fino se recicla al circuito de las ce ld as de flotación pri111aria o se li111pia en u110 separado hasta un gr ad o alt o para luego alimentarlo al concentrado final o al sistem a principal de limpiadoras. La práctica de remolienda depende hasta cierto grado de la mineralogía de la mena. En ciertos casos, en especial cuando el mineral es de fl?ta?iJidad alta y está asociado con una ganga no flotable, resulta econom1co ~ol~r a un tamaño relativa mente grueso y remoler el con· centrado pr1mar10 (figura 12.22). Esto es una práctica común con miAlimentación Primarios
gruesa
t---+ Colas
Remolienda
Jales hmpeos Limpiadoras
•
•
Concentrado final
Figura 12.22 Remo l1enda de 1 os concentrados primarios.
. cuitas /Jásico.i; de j7rJ f(1cfó 11
381 ~entea6o 80,.
- 188µm
o.~'9 Cu
---1""Prllllanas - -._i- - -
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Recuperadoras
""'~::.::~J -----
Colas 0.0651l Cu
"'
l 1mp111dor as
t--.,._ -
Espnador
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-Remolido -~
80%-40µm
30 º/oCu
Prí1na11os medianos
-
Concentrado
215%
cu-
•
limpiadores .............de medios i - - --
l 1mp1ado1es _ de medíos i--.-J
_J
24º/.Cu
Figura 12.23 Circuito de flotación de la Phoenix Copper era~es
n·lVlSSJOfl. ..
tales como la molibdenita, que flota con facilidad cuando se
cia con gangas abrasivas duras. Si se quita la ganga como colas a
n~m , . oli de part1cula gruesa el consumo de energía en la etapa de 0 enda se reduce considerablemente. La figura 12 .23 muestra el circuito de flotació11 de la Phoenix 22 .Pi>er Division of Granby Mining Corp., en Canadá. El principal ~de cobre es la calcopirita y hay pequeñas cantidades finamente . inadas en la ganga, pero además se presenta como granos coro-
s con pirita. El circuito extrae anticipadamente la calcopirita reente gruesa por flotación primaria-depuración-limpieza en una ·Los medios de esta etapa, que consisten básicamente de minerade cobre finamente diseminados, se extraen y flotan en un circuito letamente separado utilizando dos etapas de limpieza de este se aísla la flotación del material grueso (803 menos 188 µm) flotación de las partículas muy finas (803 menos 40 µ m ). , . circuitos de flotación selectiva, que concentran dos o mas m1a, deben incorporar instalaciones considerables para el control. Dlplo e d t t ma:.nas sulfuradas pesadas, es f re cuen te , uan o se ra an "' , elimine una flotación masiva al principio. Esto a1~la los sulfuros no sulfi . . d í Ja separación selectiva subsecuen-.Sa uros, sunplifican o as reviendo que éste no se vea inhibicomponente de sulfuro, P fl t . , n masiva los cuales se e · · de la o acto ' la Pr senCJa de los reacn~os Si ésta es abundante, se debe sobre las superficies rmneales.
Flotación en espu 1~1a
382
usar la flotació11 selectiva directa, lo que significa obtener dos o más circuitos de un producto en serie, aunque algunas plantas que tratan 111enas difíciles usan una combinación de flotación selectiva y masiva e11 las operaciones pri1narias. Algunas plantas de flotación están en operación do11de se recuperan con efectividad más de cinco concentrados partiendo de u11a alimentación simple y tales operaciones exigen u11a modificación considerable en la naturaleza química de la pulpa de alime11tación para cada etapa en el tratamiento total. El pH de la pulpa abarca una escala que va desde un 2.5 hasta un máximo de 10.5 para recuperar sólo minerales sulfurados y pueden surgir complicaciones adicionales si se van a recuperar minerales no sulft1rados con los sulfuros, tales como casiterita, fluorita, barita, etc. La figura 12.24 muestra un circuito que se usa para recuperar una n1ena co1npleja que contiene sulfuros de hierro, cobre y zinc así como casiterita diseminada en una ganga siliciosa. Para recuperar toda la casiterita posible a un tamaño tan grueso con10 lo pe11nita el proceso de gravedad subsecuente, se usa una molienda primaria relativamente gruesa. Después del acondicionamiento
Colas
Alimentación -+----L~ condicionada Pnmartali de sulfuro a granel
Mesas sacudidoras
t Remolido
Concentrado de estaño Colas
Limpiadores a granel
-
finales
Concentrado de sulfuro
t
Atr ·1r11c1onador
-
..
Pnmanas de Cu Zn
--
l1mpradoras de Cu·Zn
-
Cal de ph 11
---
Concentrado de Cu·Zn
•
Figura 12.24 Circuito de separación cobre-zinc-estaño.
;tos básico.'\ de flo tació11 383
n sulfato ~e cobre para activar la esfalerita, la cantidad relativamente de de m111erale sulfurados que ¡11 terfieren con la ·,, d ., recuperac1on e . . .. casitenta se ex traen por flotac1on masiva a un pH t L . . neu ro. a masa
concent rado pri an o se remuele para liberar la ca~iterita fi11almente · minada, después de lo cual se limpia y se recirculan a la cabeza del ema las colas más limpias. La inasa de concentrado más limpio se ndiciona con cal l1asta que alcance casi un pH 11 , lo cual deprime pirita y los sulfttros de cobre y zinc se flotan y limpian , dejando la 'rita en las colas p rimarias. Los circt1itos selectivos dependen en gran parte del diseño eficiente celdas y circuitos y del control automático de cosas tales como los · uitos de 1nolienda , velocidad de flujo o caudal, muestreo continuo re la marcl1a, lectura directa continua de la densidad de la pulpa, ·ción de pH con dosificación poten ciométrica y cada vez más, · ·s con rayos X, instantáneo sobre la marcha. Aunque es verdad e los circui tos to tal1nente automatizados son deseables tanto para tratamientos simples como para los selectivos, t~les inn,ovacion~s en mayor aplicabilidad en las operaciones selectivas mas compl1en las que el costo de la automatización se justifica con mayor 23 · ºdad y sus ventajas serán más completas. 111
ºbilidad del circuito . ., d. eñar un circuito de flotación de Cuando se toma la dec1s1on de ~s ·derar las flttctuacio11es en . necesario cons1 , t tanto peq Lteñas como gra11a crerto esquema , es 1 'dad de flujo de la mena ªla P tn ~do d e la mena q ue llega a la fluctuaciones ntenores en e gra . tas fluctuaciones en el grado era más simple de empareJarl 1 nta es interponiendo un · uave a a P fl y suministrar un UJO s sección de molienda Y la 1a · t entre r de abnacenamien
ª
°
ación. Agi·tador de _Molienda
...
4
Almacenamiento
-+
Plan ta de Flotación
. . d y tonelaje d1sm1nuyen . . enores en el gra o ·al a una velocidad anac1ones m bombea el maten b'én se puede desde el cual se '6 El agitador tam • ' d flotac1 n. cia la planta e
'
Flotación en espuma
384
usar como tanque de acondicionamiento, al que se le alimentan direc. tamente los reactivos. Es indispensable preacondicionar Jo suficiente a la pulpa con los reactivos antes de alimentar a los bancos de flotación, de otro modo las primeras celdas en el banco actúan como una extensión del sistema de acondicionamiento y la recuperación es mala. Se debe preveer el ajuste de cualquier cambio importante que pueda ocurrir en la velocidad de flujo, por ejemplo, si se cierran varios molinos para darles mantenimiento. Esto se logra dividiendo la alimentación en bancos de celdas paralelas (figura 12.25) Y cada banco requiere una velocidad de flujo óptima para una máxima recuperación. Entonces las reducciones importantes en la velocidad de flujo abajo de la máxima disefiada se ajustan cortando la alimentación al número necesario de bancos. El número óptimo de bancos que se necesite dependerá de la facilidad de control del circuito en particular. Cuando se aumenta el número de bancos se le incorpora con facilidad al circuito, pero hay que tener en cuenta el problema de controlar un gran número de bancos.En el diseño de cada banco de flotación, se debe evaluar el número necesario de celdas que se requieran: ¿se van a incorporar unas cuantas celdas grandes o muchas pequefias que den la misma capacidad total? Esto está dete1·1ninado por muchos factores. Si hay que parar una pequeña celda en un banco que contiene muchas de tales celdas entonces el efecto sobre la producción y la eficiencia no es tan grande como si se parara una celda grande en un banco que conste solamente de unas c~antas celdas de este tipo. Sin embargo, los costos de mantenimiento tienden a ser más bajos en las celdas grandes, puesto que son relativamente pocas las partes que se deben cambiar en un banco particular. ~
Banco de ffotacíón
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Alimentación
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Valvula o tapón
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Figura 12.25 Bancos paralelos de flotación.
Colas
jtos básicos de f/otació 11 385
El tiempo de reside ncia que s d , . e esea para · maxi111a q ue se calcula de una recuperación eco1 acualquier partíct1la se le debe as pru~bas de laboratorio, supone flotar en ese tiempo Esto no proporcionar la misma oportunidad
· pasa necesaria t tinuo ya qt1e es posible que la , men e en un proceso s part1culas den . un corto rodeo 1niatamente de una celda a la · . s1gu1ente Esto cad 11 · mientras m en os celdas ha a · . ªve~ ega a ser más Y en el banco. S1 se diseña un banco muchas celdas pequeñas . se tendrán par t icu ' 1as que acortaron en o más ce ldas. .la _oportunidad de flotar en las celd as su bsecuentes lo tanto, e l d 1senador debe decidir entre las ce ld as peq uenas - para· . .. mayo~ tlexi bil1dad Y rendimiento metalúrgico, o celdas más . que tienen un costo to tal más pequeño, nen os área de piso anidad de volumen y costos de operación más bajos. La tendencia ma es usar celdas muy grandes en las plan tas con altas produccioespecialn1e nte en la etapa de flotación primaria. Muchas plantas modernas de flotación usan entre ocho y catorce en los bancos primarios para producir un diseño óptimo, que dedel proyecto más económico de la planta. Este tiene el efecto de 3 3 el uso de las celdas de 28 m (1 000 pies ) en las plantas de 1 ficio con tonelajes de producción de 15,000 t d- o más altas. La flexibilidad se debe proporcionar en relación al número de celen un banco que produzcan concentrados primarios y delas barrepara tener en cuenta los cambios en el grado de la mena que Por ejemplo~ si el grado de la mena disminuye, será necesario • el número de celdas productoras de concentrado primario, para m limpiadoras con material del grado necesario. Un métole de ajustar la ''división de las celdas'' sobre un ~aneo se in~ica 12.26. Si el banco mostrado tiene, por eJemp,lo , veinte cuatro celdas sucesivas alimentan un canal comun, enton-
r--------------1~... Colas
.
Concentrado primario
Recuperadoras ...•
Fisura 12.26 Control de la
d1v1s10
0
de tas celdas.
Flotació11 e11
386
t!S/Jt, 1110
I
ces tapo11eando la salida B. doce celdas prod11cen concentrado primario. De n1anera sirnilar si se taponea la salida A, sólo ocho celdas prod11cen concentrado primario y si se dejan a111bas salidas libres, se obtiene una separación de diez a diez celdas.
MAQUINAS DE FLOT ACION Aunque actual1nente se fabrican mt1cl1as máquinas dit~erer1tes y mucl1as más se ha11 desarrollado y descartado con anterioridad, es razonable establecer que l1a11 st1rgido dos grupos distintos: las máqt1i11as 1necánicas o de sub-aereaciót1 y las máquir1as neumáticas. El tipo de 111áqt1ina es de gra11 it11porta11cia en el diseño de una planta de flotación y frecuentemente es la características que provoca mayores debates. Las máquinas 11eumáticas usan el aire que arrastra la tt1rbt1lencia de la adición de la pulpa (celdas en cascada) o más comúnmente aire, ya sea soplado o inducido, en cuyo caso conviene dispersarlo rnediante deflectores o algu11a forrna de base penneable dentro de la celda. Generaln1ente las máqt1inas neumáticas dan ttn concentrado de bajo grado y pocos proble1nas de operación. Como el aire se usa no sólo para prodt1cir la espuma y crear aereació11 sino también para 1ncnte11er la suspensió11 y circularla, nor1nalmen te se introduce una cantidatl excesiva y por ésta y otras razones, las n1áqt1inas de sub-aereación se han convertido en el tipo de celda domi11ante. Uno de los desarrollos 111ás recientes en el campo net1n1ático es la ccl{la Davcra (figura 12.27). ele la ct1al se afirma que produce un funcio11a.mie11to equivale11te o 111ejor que un banco de máquir1as de sub-aereación. 24 La celda consiste de t1n tanqt1e divi(lido por t1n deflector vertical. El aire y la pulpa de ali.tnentación se inyectan al interior del tant1ue a través de una tobera de dispersión tipo cicló11 y la energía del cl1orro ele pulpa se dispersa contra el deflector vertical. La dispersión de aire y la segura colección de las partícltlas por las bttrbLtjas se supone qtie oct1rre en la regió11 alta111er1te agitada ciel ta11qtte limitada por el detlector. La pulpa tluye sobre este hacia una región tranquila diseñada JJara el despegt1c de las bL1rbujas de la pulpa. La <·o/zJn111a de jlotació11 proporcio11a r11ejores separaciones <.]Ltelas 111áquir1as tipo celcla, J)articularr11ente ct1an(lO opera 11 sobre 111 ateriales finos. Una posil1le conf'iguració11 de L1r1a colt1 11111 a se inucstra en la t1· gt1ra 12.28. Esta co11siste de dos diferc11tcs sccciotles.2s En la sección inferior al punto de <1li1nentac.:ión (secció11 tle 1·ccuperación ). las partí·
ui11as le [lo f
387
Zona de Alin1entación burbujas de aire Aire
~'-
Colas
~
~~
-~
.
Zona de extracción de arre
Figura 12.27 ('('lela J)·ti vera • ,._ Agua de lavado
l Concentrado
Ahmonta ción
Colc1s
fi¡ura 12.28 Colt1n1na de flota ció11 .
en la fase del agua descendente se ponen en contacto de burbujas de aire ascendente produL idas por un de la columna. Las partículas que pueden notar .:hob&Qas y se adhieren a ellas y son transportadas hasta Ja arriba del punto de alimentación. El 111atcrial no tlocomo colas por la base de la cohunna. Las partículas se adhieren a las burbujas o se arrastran en la corriente
Flo tació11 en espuma
388
deslizante de éstas, son lavadas de regreso a la sección de 1·ecuperación, reduciendo así la contaminació11 del concentrado. El agua de lavado también sirve para reprimir el flujo de la pt1lpa de alimentación arriba de la colu1n11a hacia la salida del concentrado. Hay un flujo líquido descendente en toda la columna que evita el movimiento masivo del 111aterial de alimentación hacia el interior del concentrado. Las pruebas en columnas, comparadas con las celdas de sub-aereación indican que el rendimiento de la columna es al menos con1parable con un ba11co de celdas de st1b-aereación cuando se operan sobre material extrema. 26 27 damente fino. ' Las celdas mecá11icas de sub-aereación pueden ser de auto-aereamiento, o se les pue(le inyectar aire. Las celdas características de este tipo son la Den ver y la Wemco Fagergren, en las cuales el aire se introduce hacia el interior de la pulpa por presión centrífuga y se dispersa en burbujas entre u11 rotor impulsor diseñado especialmente y el montaje estator-difusor. La acción desarrollada es tal que el aire entrante se divide completamente en pequeñas burbttjas de aire antes de difundirse por todas partes de la pulpa de11tro de la celda. En el diseño Denver, se cuenta con dos métodos básicos de operación de las 111áquinas de aereación para rettnir condiciones y requerí· mientos variados: flotación de celda a celda y flotación de flujo libre. El primero de esos métodos se obtiene en la celda DenJJer ''sub-A'' (figu· ra 12.29). . La celda reúne las necesidades para la recuperación y limpieza de mineral Y la relitnpieza de los concentrados de flotación. El mecanis·
Impulsor o
o
Nivel de la pulpa
1
_J '
1~1
ltmentación
Figura 12 29 Ce Id D . . a enver de su b-aereación.
áqiii11 as ele flotació 11 389
de flotac ió 11 está suspendido dentro d e una celda cuadrada individ o d e 1as celdas adjuntas por u ual. separa . · ., na compuerta ajustable El bo ele al1mentac1on co11duce el fluJ·o de pup d · 1 a esde el vertedero o ·""mpt1 erta de la celda precedente hasta el mee · d fl ·, d an1smo e otac1on e . . ., la s1gt11e11te. celda, la acc1on de succión del imptilsor a ud l fl · L ., . . y a a UJ O . a 0
pos1t1va creada por el impulsor jala aire hacia abajo de la base el tubo l1ueco que rodea la flecha. Esta corriente de aire es cortada en finas burbujas por la acción del impulsor y se mezcla íntin1amente con la pulpa qt1c cae directamente sobre el impulsor rotatorio. Direcamen te sobre el impulsor se encuentra u11a cubierta estacionaria, Ja cual evita el ' 'enarenado'' del impt1lsor si la máquina se para. A esta ubierta se une n cuatro paletas desviadoras, las cuales se extienden casi asta las esquinas de la celda. Estas paletas evitan la agi tación y el em olinan1iento de la pulpa sobre el impulsor, produciendo de esta anera una zona tranquila donde las burbujas pueden ascender con su arga minera sin estar sujetas al restregamiento, el cual causa la caída e la carga de partículas. En esta zona las burbujas cargadas de mineral separat1 ele la ganga y pasan hacia arriba para formar la espuma. A edida que las burbujas se mueven hasta el nivel de la P~~a, .éstas n llevadas 11acía el labio de derrame por la acción del apmamiento e las burbujas subsecuentes y la rápida elimi11ació11 de la espum~ ~e ue ayudan al derrame (f1gt1va a cabo po r las paletas espuma doras q 12.30). · bJ d las y sobre el vcrte(lcro aJtlsta e e co La pulpa de la ce Id a fl uye . Id· d de de nue\'O e sujeta #d 1 . l d Ja siguiente ce a on t a ra1 a a impu sor e ., t , uJ as qtte so11 bastante t . . ., eac1on Las par te . ' o ra intensa ag1tac1on Y aer r~ de las colas, se desvían a travé -as para fluir sobre el vertede ue evita el aumento de 111aterial las puertas de escape de arenas, 10 q dentro de la celda. . . r de J·i pt1lpa depende de la sa al 1nteno ' La cantidad de aire quepa hn nte está en la escala 7-1 0 idad del impulsor, la cual gener~ ~ aumentando la veloci(iad 1 btener mas aire l periféricos. Se puede o . ésto sobreagita la ptJ ¡Ja, ulsor, pero en ciertas circunsstt~~~simpulsor Y el co_nsurno ~e o también aumenta el ~esga sobrecarga introduciendo ~1re En tales casos, se aplica un; rnedio de un soplador e~tenor. 1 ab . d la base tubular po . 12 31) se desarrollo como &JO e fl · libre (figura · · andes tone· llláquina Denver de U/O máquina para 111ane1ar gr eterizan o de la necesidad de~masiva. Estas unidades se: : s celdas. JQa circuitos de tlotac n diaS y vertederos en . d" . . nes interme c1a de 1vJS10 cc10 11
.,
F/otac1on en espu1na
Figura 12.30 Celdas Den\·er sub-A en o peración .
~~ º
_.J º
--. • r--
Aire supercargador
1
1
-
..
Figura 12.31 Celda Den\·er de flujo libre.
Se l1an eliminado los tubos de alimentación individual a la ce):ll5 la pulpa e- libre de fluir a través de la máquina sin interferen:. vel de pulpa se controla por un solo vertedero de colas al fi
#áquinas de [lo tación
la parte superior del rotor aspira el aire hacia aba10 de la columna reguladora para mezclarse con la pulpa E~
dispersor atomiza el ' aire en pequeñas burbu¡as
las grandes unidades de flotación incluyen un fondo falso para ayudar al flu10 de la pulpa
Fºigura 12.32 Celda Wemco Fagergren.
artesa. minimiza La1efici en~1a . de la flotac1on . , es alta, la operación es simple Y se • ªnecesidad de atención del operador. un tipo d , e_ 1a mayor parte de las plantas de alto tonelaj e usan Actualment das co e maquina de flotación de flujo libre y muchas están equipaotros fn control automático de la densidad de pulpa, nivel de pulpa y
O actores variables. '11lso · Consiste de un ensamble dispersor-rotor, más bien que un imr Y normalmente la unidad está compuesta de una gran artesa ular, dividida en secciones, cada una contiene un ensamble disl las r-rotor. La alimentación entra por debajo de Ja primera división ·el :°las pasan sobre las divisiones de una sección a Ja siguiente y el la e la pulpa se ajusta en el vertedero de las colas en el extremo .:artesa. La pulpa que pasa a través de cada celda o compartimiento hacia arriba en el interior del i:otor succión que crea se ion. El rotor también jala aire hacia abaJO de tubular, el lllezcla por completo con le pulpa antes de d1VId1rse en peque-
tota!~-ª
~orla
~ª. b~se
Flo tació11 e11 cs¡Jurna
392
ñas burbujas estables por el dispersor que es, una unidad perforada nervada y estacionaria que rodea el rotor, desviando bruscan1cnte ei movimiento giratorio de la pulpa. A diferencia de las celdas Denver sub-A, el flujo a través del banco es sólo por gravedad Y no por bombeo de celda a celda. Esto significa que se dispone de más energía para producir la aereación y dispersión lo que hace posible obtener espu. mas muy voluminosas con este tipo de n1áqt1ina q t1e incrc111enta su
capacidad y velocidad de flotación. Las máq11inas con carga de aire que dependen totalmente de aire bombeado se usan n1ucho y tal vez la más co111ú11 sea la Galiglzer Agitai1· (figura 12.33 ). Este sistema ade111ás ofrece un flujo de pulpa en línea recta a travé de una lúlera de celdas con una proporción conveniente; el flujo se produce por gravedad. La máquina Agitair se usa frecuentemen te en las plantas de gran capacidad. En cada compartimie11to. que puede ser hasta de 17 m 3 en volumen, existe un sistema de impulsor rotatorio separado dentro de un deflector estacio11ario. El aire se sopla hacia el
Figura 1 2 . 3 3 Maqu1na · · Ag1tair . de flotación
}ftiquinos de flotación
393
F.igura 12.34 Celda Denver d e 17 m3
•
interior hueco q de la pulpa 175 a 1 000 kg m -2 a tra\éS de la base del tubo su volu ue rodea la flecl1a del in1pulsor y se divide ei1 fi11as burbtlJ·as rnen se , t ro l a por separado en cada compartimiento. Las. máquinas . ~on
las pi Agita1r producen gran cantidad de espun1a y las prefieren grand antas qu e n1ane1an . menas de mala flotab1hdad. .. que requieren déb~s columnas de espuma para ayudar a derra1nar a las partículas A ente aerofílicas. tre unq ue el tamafio más común para las celdas de flotación está en-el 1 y~ m 3 • en años recientes ha habido una tendencia a incre111entar damano unitario de la celda y ahora las celdas se fabrican con capaci3 1 de hasta 17 mJ (figura J 2.34) y en algunos casos hasta 55 m . Od~~ f~bricantes de celdas han tenid~ que vencer lo~ _proble1_nas_l~i . am1cos asociados con la obtencion de la aereac1on y ag1tac1on Orllun~. que se desea sin permitir el asentamiento de los sólidos o la lllac10n de turbulencias localizadas dentro de la celda. Las celdas n Volumen de mayor aceptación son relativamente poco profundas
~
d~
Flo taciór1 en espu;na 394
. , . tales como recirculación d~ la p~lpa, ene incorporan .caracter1s~1c~s tras innovaciones mecánicas diseñadas 0 samble rotor 1nd_uctor~ciclon Y rtamiento a través de toda la celda. para producir un1fo rm1dad de campo
., Comparación de las máquinas de flotac1on ., . t·cular de máquina d e flotación para un La selecc1on de un tipo par 1 · . . eneral es materia de gran debate y controvers1 a. crrcu1to dado, por lo g. . ·, del rendimiento de las Los principales cr1ter1os en la eva1u ac1on celdas son:
28
1. Rendimiento metalúrgico, o sea la rec uperación y grado del producto. 2. Capacidad en ton tratadas/unidad d e volumen. 3. Consun10 de energía/ton. 4. La economía, por ejemplo, los cost os iniciales Y los costos de operació11 y man tenimiento . Además de los factores anteriores pu e den co ntribuir otros factor~s menos tangibles, tales como la facilidad d e operación y experiencia previa del personal con el equipo. La comparación direct a de las celdas no es un asunto si111ple. Pryor 29 comenta que aunque la compa ració n de los diferentes tipos de celda, tales como las neumáticas contra las mécanicas, se debe ba· sar sobre el rendim iento metalúrgico cuando se prueba la misma pulpa en corrientes paralelas, aun así los resultados no son confiables~ mucho depende de la h abilidad y predisposición del operador, ya que un en· t renado en un tipo de celda la preferirá a otras. Una serie de experimentos diseñados estadísticamente que se efec· t uar on en varias máquinas de sub-aereación y neumáticas de laborato. sugiere · r10, un d esempeño superior al menos de algunas máq uinas . ~ ,t. Jo G d. 31 . ática~ neuma 1cas Y au in recom1e11da el uso de las celdas neutll . . as de para gran des to ne1aj es y pulpas arenosas ~ sugiere que las máqUlll . sub-areación son más apropiadas para sepraciones difíciles, particu~.
~ente .cuando están fin os pre sen tes. Los agitad 0 res en las celdas lll:~e
ntcas tienden a tener un efecto de restregado que elimina las tarna . · d e 1as part1.culas. , · l a super fiic1e Arb1ter y Harris 2 s inf'orman sob~ aliºy nas pruebas comparativas entre varias celdas de sub-aereaciól' e· neumáticas que muestran que las celdas de sub-aereación son,-
áquinas (Je [lo tación
395
mente superiores por varias razones, como facilidad de manteni·ento, desempeño metalúrgico superior, etc. , y por esto se han nvertido en el tipo preferido. En ge11eral , las diferencias entre las máquinas de sub-aereación son as y la selección depende, por una parte, de la preferencia persoal. Uno de los problemas básicos que impiden la comparación de celdas de flotación es que una celda debe desen1peñar más de una peración ele colección selectiva y es necesario entregar los sólidos un producto concentrado con arrastre mínimo de pulpa. La velociad de recuperación que se observa en una celda puede depender de velocidad de eliminación de la espuma , en la cual a su vez influyen variables del proceso , tal como adicio11es de reactivos, velocidad 32 el impulsor, posició11 de la interfase pulpa-espt1ma y aereación. ectrofl otación
La flotación industrial raras veces se aplica a partículas de tamaño ferior de 1O µm debido a la falta de control del tamafío de la b~r ja de aire. Con las partículas ultrafinas, se deben generar ~urbuJaS
remadamente finas para mejorar su adl1esión. Ta!es bur~u~as se gen por electrólisis in situ en una celda de flot~cion mod1f1cad~. La troflotación se usa algunas veces en aplicac1o~es de tsrata.n11ento . d d las suspc11s1ones e pasa una · . desechos para flotar sólidos es e una corriente e ur UJa º el ectro dos que generan b " 1 factores que afectan 33 · · d bastan te so re os o. Se ha 1nvest1ga o . , d los electrodos tales como el •• d b · 1 separac1on e , .aaaO e la bur UJa en a ., rfi·cial y ángulo de co11. l H tens1on supe E 1desprendimiento, la mayor de electrodo, e P ' la burbuja sobre el electrod~~; e m y la densidad de burbuja las burbujas están entre ~ t ~ra producir una distribución ola por la densidad de corrien e pt mbién el control adecuado . fi así como a de burbu1as ultra inas, . , convencional producen bt1ra. Los procesos de flo:~~~º~etro Y existe considerabk vavarían de 0.6 a 1 mm d tamaño de la burbuja. factores adc111ás de las al unos otros . d se han observad o g . , de la casiterita meJora cuan o s. Por ejemplo, la flotac1:tación.34 Esto tal .vez se d~hr lectrolítico para la fi . de la casiterita a esta1"º· e la super 1c1e enº e eno nacient~ redu~dhieran por sí mismas. que las burbuJaS se
396
Flotación en espuma
Aunque la principal aplicación de la e1ectroílotación está en el tratan1iento de las aguas negras, esta téc11ica es capaz de flotar sólidos selectivamente sólidos y se utiliza en la industria de la alimentación. En el ftitu1·0 puede ser iinportante para el tratamie11to de partículas 35 fi11as de mi11eral.
Flotación por aglomeración superficial En la flotación por aglomeración, las partículas minerales hidrofóbicas están flojamente ligadas con burbujas de aire relativamente pequeñas para fonnar aglomerados, que son más densos que el agua pero menos de11sos que las partículas mojadas por el agua. La separación de las partículas aglomeradas y no aglomeradas se realiza por concentración gravimétrica por capa fluyente. Cuando los aglomera· dos alcanzan una superficie de agua libre, son ree1nplazados por las partículas individuales de la flotación sup erficial. En la flotación super· ficial, las fuerzas de la tensión st1perficial dan por resultado la flotación de las partículas l1idrofóbicas mientras que las partículas hidrofíJicas se 11unden y se efectúa una separación. En la flotación en mesa, se alimentan partículas reactivadas a una 1nesa de sacudidas húmeda. La pulpa se diluye hasta 30-353 de sóli· dos y es aereada por cl1orros de aire desde una serie de tubos perforados dispuestos sobre la cubierta , en ángulo recto a los canales en tal forma qt1c los orificios estén directrunente sobre el material que está en la lá1nina aca11alada. Las partículas 11idrofóbicas f 01·1nan agregados con las burbujas de aire y flotan e11 la superficie del agua, desde donde flotan superficial111e11 te hacia el lado normal de las ''colas'' de la mesa. Las partículas inojaclas son atrapadas por los cai1a]es y descargan en el extremo de la 111esa do11de no1·mahnente se presenta el concentiado en casi todos los procesos de separación por gravedad en mesas ctest cudidas. Co11 la flotación en mesa y otros procesos de aglomeración SfJ;l,dd cubrir de una película y flotar el mincraJ más abundante, si es ya que la capacidad de Ja mesa está limitada a la cantidad de 111 que se puede llevar a lo largo de los canales. Esto es Ja in condicione~ ideales para la flotación en espuma, donde se de una pel1cula y flotar el mineral que sea menos abundan ducir al in íni1110 el arrastre de material no deseado. Estli hace que la flotación en mesa sea más apropiada para e nerales de sulfuro desde un concentrado pirítico de una
ctica e11 la fJ/a11 ta de [lo tat'ión
397
o .para la . co11ce11traciói1 de m·inerales no t , 1. rita. bar1 ta y roca t'osfórica T 1 . me a icos, tales como Ja rados a tan1años demasiad~ ªes minerales frecuentemente son . gruesos para la íl t . , . Las scpa1·ac1ones por aglom ., o ac1on convencicr erac1on son p 'bl Ja de ta1naños, generalmente desde un , _os1 es en una amplia tro hasta 1SO µm. Los minerales con ~a ximo de 1.5 mm de diáes co1no la flottrita se separa t _baJas gravedades específicas,
., ' na ama11os de hasta 3 mm La .f1otac1011 en mesa se Ltsó hasta h ace re1at1vamente . p· " 1 tam1ento bruta ' pero h a s1·ao reemplazada o . . opor paramée · . ele roca fosfórica .. s1n11lares que utilizan canales ahus d . dos de capa íluyente.36 a os Y esp!fales como apara-
CTICA EN LA PLANTA DE FLOTACION paración de la mena y la pulpa
Es .inevitable que haya cambios en el carácter de la mena que se alune11tando a un circuito de flotación. Por consiguiente se debe er un medio disponible para la observación y ajuste de tales cams. La variación en la estructura cristalina)' el intercrecin1iento tienen efecto importante sobre la liberación y la malla de molienda óptin1a. cambio en la proporción de los minerales asociados es mu y común controla con facilidad mezclando la mena antes y después de q11e ·turación ha y a tenninad o. Cuando la a!Íln en ta ció n es de al to grado relativamente fácil producir una espuma altamente mineralizada concentrado de alto grado; cuando la alimentación es de bajo ;ea más difícil mantener una espuma estable y será necesario camele las celdas de limpieza final a una sección de más bajo grado y canales tienen la flexibilidad apropiada. ción en la naturaleza y proporción de los minerales en Yie11e de la mina invariablemente se p~esi:ntan cuando las nen de más de un lugar y las vanac1ones que se ob.d ci·o'n parcial de la mena. Esto ocurre an por , . 1a ox1 a transportación retardada de n1ena geologicos o _por 1~ planta de procesamiento. La oxian~ en la mma a a ultado de un almacenamiento oom'íln11lent~ comol: de mineral Y por consiguiente. en los patios o to to una mena partícular es pro.nar hasta qué pun tiempo de retención se 1 . n Y asegurarse de que e
Flotación en espu,na
398
1nantenga abajo del nivel crítico. Las menas oxidadas se ablandan Por la descomposición de la red cristalina Y se convierten en inertes a los reactivos colectores y inás propensas a la sobremo lienda. La inolienda en l1úmedo es el factor más importante que contribuye al rendin1iento del circuito de flotación y por lo tanto , es de vital unportancia que el circuito de molienda proporcione un medio de control digno de confianza que garantice que el producto molido presenta la liberación ináxin1a de valores. En la sección de reducción de tan1año de la plai1ta (trituración y molienda), una operació11 pobre en la eta· pa de trituración se puede compensar en la molienda. Sin einbargo, no hay manera de compensar una práctica de molienda pobre y es aconsejable emplear operadores experiinentados en esa sección. El grado de molienda necesario se deter1nina por los trabajos de prueba y siempre se desea extraer el mineral libre al tamaño más grueso posible. La flotación moderna tiene esto en cu enta ya que es evidente la tendencia general hacia la flotación del mineral en etapas; primero grueso Y después fino. Las ven tajas de flotar un mineral tan grueso como sea posible incltiyen : 1) Menor costo de molienda.
11) Mayor recuperación debida a la disminución de las pérdidas en las lamas. 111) Menos partículas sobremolidas. IV) Mayor eficiencia metalúrgica. Y) Menor equipo de flotación. VI) Mayor eficiencia en las etapas de esp esamiento y filtración.
El co11 t.rol de la molienda en labo ratorio se lleva a cabo sobre una base d. d de rutina ' criband ., 0 Y ensayando las colas para determinarlas ver· ~ i as en cada fracc1on de tamaño Y la razón de st1 oct1rrencia. Es fre· cuente enco ntrar qu e las t , l , la . l' , par icu as mas grandes se presentan etl ª~ . 1~u 1as inas gruesas debido a la liberación inadecuada Y si al rnol(í o a a mena hasta un tamaño más fino ~. , , . ente la rect1peració 11 er to se meJora econon11caJ11 , di' 1 das se prese~tan e 11cles et~sto ~e debe l1acer. Frect1cntemente las ~r a n as racc1ones muy fi d ~' · '' debJ1° 1nas e subcr1ba , lll' . 1a sobre111olienda de los 1 1 1 cesario " escalpar'' (lim ~aªr~res ~ n~rales pesados. En este caSO;el p1i nerales pesados los . P el circuito de niolienda y extraer 19' 1 tan1años ª'. moli?o por el ciasiticaM" gando una criba final 1 , · . opt11na. Esto se puede ha ª circtiito de la 111olienda o añadiendo ~ . . .
f
menor~s qu~~: ~o~~!~~saa~
'ctica e11 la pla11ta de flota czon ..
Allmentac16n
399
Alimentación •
l + ) _..,...
t-4-,,,.' Celda
'
U/ F
U/F
ll11lldfld
(-)
Molino
'
M olino '-
ºro u -i::i
... .g
Colas .__..__J c,......,e1-da-1 --+--' ~ u ni ta ria ·¡¡¡
---.{-+---J ¡¡; , • ro '
u
-uro
O/F '
la ) a 12 3
. .
Concentrado ____---i O/F
.
Clasificador
(b)
Producto
· 5b)El1n11nación . . r a) criba celda de f1 tde .mineral , . es. pesados finos del circuito de molienda '
o ac1on un1tar1a.
ad . y extrayendo los minerales !iflotación a la d escarga d e 1 molino . os fin_os por una celda de flotación unitaria entre ésta y el cla-
cador (figura 12.35) .
.
~carga
circulante en el circuito de 1nolienda origina problemas onales con los minerales de sulfuro, ya que estos se oxidan rápi:i:se d~rante la retención. Los clasificadores mecánicos tienen volumenes físicos en relación a su capacidad y las partículas n ~tos tiempos de residencia en su interior. lo cual ocasiona la ion de los minerales liberados. Por esta razón en el tratami ento 11111.furos se prefieren los hidrociclones ya que tienen pequeños sen relación a su capacidad y por consiguiente las partículas ro tienen cortos tiempos de residencia. En los hidrocicloncs son posibles las separaciones mucho más finas. o antes se indicó, si el mineral flota fácihnente Yestá asociado anga telativamente no flotable, será más econó1nico producir a gruesas y remoler el concentrado pri1nario de bajo grado e y entonces se puede considerar con10 un de gura 12.22). La operación de remolien~a o nioh~nda srcu_ntrata solamente W1 pequeilo porcentaJe de la ~hmentac1011 ~ original J1eva }lpta un tamaflo bastan.te f1no para h_~~., b °'"Uªftteproducelamáx1marcct1pl·rac1on 50 s~ beneficio ~· ~ . '4lle1ªpermite flot aClºll e} su mayor econonuco por tonelada de
ca~i
~roducto
Flo tación e1z espu1na
400
·da EXJ.ste por supuesto un l ímite superior en tamaño en me na mo l1 . , , . • . . el cual Ja flotación se practica efectivamente, debido a las lim1tac1ones físicas de la burbuja en la elevación de las partículas gruesas. Mientras se argumente que los factores como forma, densidad Y propiedades aerofflicas influyen, el límite superior práctico rara vez excede de 0.5 mm y nonnalmente está abajo de 0.3 mm. Para una amplia variedad de minerales, reactivos y máq uinas de flot ación, la recuperación 37 es más grande para las partículas entre 100-1O µm. Aproximadamente a menos de 1O µm la recuperación d ecae en forma constante. No hay evidencia de un tam año cr ítico abajo del cual las partículas ya no floten. La razón de las dificultades que se encuentran en la flotación selectiva de las partículas finas no se co mprende aún por cotnp1eto y varía de una mena a otra. Las partículas muy finas tienen una área superficial relativamente alta en relación a la masa y tienden a oxidarse rápidamente o a cubrirse de lamas antes d e alcanzar la sección de acondicionamiento, lo cual dificulta la adsorción del colector. La corriente deslizante que rodea a una burbuja de aire de rápido movimiento repele las partículas de menor masa y por consiguiente se deben suministrar burbujas pequeñas de lento movimiento. Por otra parte, si las partículas pequeñas están en suspensión cerca de la columna de espuma,. t!enden a derramarse en ésta a pesar de su composición, ya que el t1ron de la gravedad se compensa por la ftterza hacia arriba debida a Ja corriente de las burbujas . . Cu.a~do el valor de la mena es bajo, las lamas (fracción ultrafina P~?ud1c1al para la flotación), frecuentemente se eliminan de la frac· cion granular pasando la alimentación a través de ciclones deslamado· res Y desecha ndo el derrame. Alternativamente , el deslamado se puede efec.t uar en tre.las etapas de la flotación ; por ejemplo, la flotación pri· marta va ~,egu1da por una operación de deslamado la que mejora la recu?erac1on en la etapa de barrido. Si las lamas co~tienenvaloressusta11c1ale ~~ algunas veces se tratan separadamente aumentado así la recuperac1on total. ,
~atWhdite Pin e Copper Co . de Michigan USA trata unamenaque cons1s e e calco ·t b . ' · · · a ganga de arc1·11a es s1 ~ ty co :e nativo finamente diseminado en un qu1s osa (pizarra) 38 L fl . , . _ ... .,..& ·1 f. · a otac1on rápida de la~s1 a 1na Y del cobre nativo e · cte la flotación pri L . . ~seguida por el deslan1ado de las colas n1ar1a. a el1m1nación r
•
La densidad d1!) ospme e i.~s edn la etapa de depuración (figura l .. rae 10 n e la pul d . 1 de pruebas y esta int~l . d pa se ete11111na por e uenc1a a por el tamaño medio de las p
'áctica en la planta de flotación
401
Alimentación
---.-J
l3fl'llS
FlotaCIÓn Pnmana
r
Figura 12. 36 Circuito de flotación de la White Pin e Copper Co.
la alimentación. Las partículas gruesas se asientan en una celda de ., ac1on a una velocidad relativamente rápida, la que se reduce suscialmente aumentado el volumen de partículas en la pulpa. Como a general las pulpas de mayor densidad se aplican a los tamaños s gruesos. En el tratamiento de menas pesadas de sulfuro se obtieconcentrados primarios de bajo grado a partir de pulpas con 30 a o de sólido, mientras que se obtienen concentrados remolidos más pios de pulpas con l O a 30% de sólidos. ctivos y acondicionamiento ~a mena es un problema único y los requerimientos de reactivos deterininar cuidadosamente mediante varias pruebas, aunque obtener orientación para selección de reactivos partiendo Jo de ·ones similares. Los fabricantes de reactivos tieoperac1 ., · t u · · y proporcionan informac1on sin cos o. n expenenc1a, . yjt¡Ü de un colector 0 espumante es que se emuls1o~e . esta condición no es aparente, conv1eaates d e usarlo. Sl · ores apropiados. . , . activos con cuidado y despues se busMec1onan. 1os re . . bl . , n en el circuito. Es ind1spensa e que
admin11traCJo . la ulpa suave y unifonnemente lo cual
d:
!llimonten a 1 la alimentación de reactivos Y de la o c:ont'r a. Los espumantes siempre se a~regan al
de la pu p no reaccionan químicamente a posible: como esto: grandes tiempos de acondisión e~ la pulP~~ó~de espuman tes al inicio de la innecesanos. La ª
402
Flotación e11 espuina
etapa de acondicio11a1niento fácilme11te produce una espuma fl otante mineralizada, sobre la superficie de Ja pulpa. Esto se debe al aire atrapado, el qtte causa tina distribttción desigual dcJ colector. E11 la flotació11, la cantidad de agitación, y Ja dispe rsión consect1ente están est1·ecl1an1ente asociados con el tiempo necesario para qtte oct1rra11 las reacciones físicas y qu í111icas. Actualme11te el acondicionamie11 to antes de la flotación se considera como práctica estándar y es un factor importante para dis1ni11uir el tie1n p o de flotación. Esto tal vez sea la fortna más económica de incre111entar la capacidad de un circuito de flotación. Los 1ninerales son convertidos en una forma que flote con facilidad como resultado de un acondicionamiento ideal y por lo ta11to, se ptteden tratar volí1menes m ayores. Aunque es posible aco11dicionar en una n1áqu i11a de flotación, generalm ente no resulta económico l1acerlo así, aunque en la actt1 alidad es práctica común in· cluir un reforzador de colector en los bancos de celdas para la etapa de adición particulanne nte en la etapa de paso de la colección gruesa a la de recuperación. Frecuentemente las ináquinas en la línea de flujo se usan como acondicionadores. Muchas veces los agitadores se interponen e11tre el moli110 y el circuito de flo tació n para suavizar las altas y bajas en el grado y velocidad del fluj o desde los 1nolinos. Frecuente1nente se agregan reactivos a esos depósitos de a lmacenamiento para aco11dicionarlos. Por otro lado, los reac tivos se pueden agregar en el circt1ito de molienda asegurando as í una ó ptima dispersión. El molino de bolas es buen acond icionado r y mt1cl1as veces se usa cuando los colectores so11 aceitosos y necesitan emulsificación y largos tie1npos de acondicionamiento . La ventaja del acondicionamiento en los molinos es que el co lector está presente en el momento en que se está fonnan· do la nueva superficie, antes de qt1e la oxidación empiece. La desventaja es que resulta difícil controlar la proporción de reactivo, ya que la ali· mentación al molino puede tener continuas fluctuaciones de menor grado Y norn1alm e11 te el n1olino tiene tina alta carga circulante, la cual puede alcanzar un sobreacondicio11amie11to. Cuando es indispensable un control muy estricto del tiempo de acondicionamiento, tal col11° en la flota ción selectiva de menas complejas. a la línea de flujo se te in· 3 corpora11 tanques especiales de acondicionamiento (t~igura 12.37). L pulpa Y el reactivo se alirnentan hacia abajo de la base del tubo abierto 1 Y caen sobre el propulsor, el ct1al t'uerza la n1 ezcla hacia abajo Y h&C afuera. La salida lateral del tanque se ajusta para dar una altura suft ciente Y así proporcionar a la pulpa el tiempo de residencia dese"'º dentro del tanque.
ª
p,.áctica e11 la
{Jla11
ta ele .no taczo1z .. 403 •
1
1
// \
'-.__,
1.en to. . Figura 12. 37 T anque Denver de acond·ic1onam
La adición · 11eraciones inás de alt:act1vos por etapa~ frecuentemente produce recu• reactivos se a a costos sust'.111c1almente más bajos que si todos tación El . gregaran en el mismo punto del circuito antes de la • . pnmer 75o/o de los valores generalmente flota con fa u· pon1end cEn1llln• Parte lo o que se haya logrado la malla de molienda óptima. Su yp s v~lo~es remanentes bien pueden ser compuestos naturaoai:r cons1gu1ente requieren un acondicionamiento de reactivos adoso, pero tal vez el 15% sea suficientemente grande o rico en s para recuperarlo con relativa facilidad. El l 0% restante, fino _n.o bajo en valores, puede afectar potencialmente el balance lCO total del proceso. Debido a que esta fracción es tan crítica, examinar con extremo cuidado y regularidad Yla adición de debe ser controlada cuidadosa Yrápidamente. o sea posible hacerlo de este modo por lo general se desea terial flote en un circuito alcalino o neutro. Generalmente s ácidos requieren equipo especialmente co_n~truido para -la corrosión. Es coJ116n descubrir que la efect1vtdad de una ll puede ocurrir dentrO de límites muY estrechos de pH, en la clave para el éxito de todo el proceso está.en el sistema d.e pH. La regulación autontática de éste se aplica cada vez.mas la combinación de un aparato medidor de pH con una urudad
404
Flotación en espz'rna
proporcionadora que controla la alimentación de reactivo a la pulpa. En muchos casos se incorpora una instalación retardadora de tiempo dentro del sistema para compensar el intervalo entre la lectura y la alimentación. En la flotación selectiva, en la que se concentra más de un mineral, bien puede variar el pH de separación de una etapa a la siguiente: ésto, por supuesto, lo hace vitalmente importante para regular los reactivos y así obtener estas condiciones y controlarlas con presición. La primera etapa de control del pH frecuentemente se realiza añadiendo cal seca en las tolvas de mena f ma, lo cual tiende a reducir Ja oxidación de las superficies del mineral sulfurado. Por lo general el control estricto del p H final se lleva a cabo sobre el derrame del clasificador, añadiendo cal en for1na de lodo. El lodo se toma por lo general desde la tubería principal, ya que la cal se asienta rápidamente si no se mantiene en movimiento y forma un cemento duro dentro de las tuberías. Los reactivos sólidos de flotación se pueden alimentar con alimentadores de disco rotatorio, vibratorios y de banda, pero más comúnmen· te los reactivos se agregan en fonna líquida. Los líqt1idos insolubles tales como el aceite de pino muchas veces se alimentan a toda supotencia, mientras que los reactivos solubles en agua están hechos con10 fuertes soluciones fijas, norrnalmente de 103, antes de la adición. El mezclado de los reactivos se efectúa en el turno de día en la mayor parte de las plantas de beneficio, bajo estrecha supervisión, para obte· ner un suministro por 24 hs. Generalmente los reactivos acuosos son bombeados hacia los alimentadores a medida que son necesarios. Un alimentador de reactivos típico es el alimentador de capas Garkson (figura 12.3 8). Este tipo tiene pequeños cubos rr1ontadossobre un disco vertical rotatorio, el cual se sun1erge dentro del líquido en el interior del tanque y en cada revolución derrama su contenido sobrt: una placa inclinada. La velocidad de alimentación se cambia ajustando la velocidad, el tamaño de las copas o en operación variando el ángu· lo de inclinación de la placa, el cual gobierna la c~n tidad de lfquido que regresa al tanque. U11a flecha impu Isa a varios discos, cada unort"' parte un reactivo diferente desde tin con1partimiento separado dentro d~l tanque. ~a boniba peristálica (f'igura 12.39) es u 11 alilnentador~re~ c1so Y muy digno de co11fia11za para cantidades pequeñas. Los rod~ curvada, desplazando de esa manera el reactivo a lo largo del tubo. estos alimentadores se pueden obtener velocidades de flujo de O.l ' 850 mi. min- 1 .
separaciones típicas por flotación
405
Figura 12.38 Alimentador de reactivos de tazones .
. Con frecue ncia se inyectan pequeñas cantidades de espt1mantes d!~ectam ente dentro de la tubería que lleva la alimentación de la flotacion, por bombas medidoras de pistón con desplaza1ru ento positivo. Como los reactivos de flotación son muy caros, algunas plantas modernas han incorporado el análisis continuo por fluorescencia de tayos X para detectar colector de xantato residual en la pulpa de las COias y automáticamente la información se retroalimenta para modificar las adiciones subsecuentes de reactivo·
ARACIONES TIPICAS POR FLOTACION la expansión de la flotación lo s siguientes datos permiten observar d t d' , . erales De acuer o a un es u to metodo de concentración de mlll d. u ·dos (U s Bureau ado . . Mº de los Esta os n1 · · . por la of1c1na de 1nas . , los Estados Ur1idos, exprehles), la me na trata da por flotacio~~n 19 60 253 en 1965, 36 7 1 l
Flotación en esputna 406
t1gura 12.39 Bomba alimentadora peristáltica.
.e 663 fueron sulfuros, 73 óxidos metálicos y carbonatos, 24% min . 39 rales no-metálicos y 33 carbón. 'da · 1 Aunque la flotación se usa cada vez más para los minerales oX ,sa dos y no-metálicos, la masa del tonelaje que actualmente se pro~~~ son sulfuros de menas de cobre, plomo y zinc, muchas vecesasOCI~ en depósitos complejos de mena. El tratamiento de tales menas ta 11 como introducción a los diagramas de flujo que se encuentran ~olle práctica. La amplia revisión de una gama completa de separaCl tf8! por flotación de sulfuros y óxidos no-metálicos se puede enCOtl en (2, 38, 40, 42).
•
•
separacio12es tzp1cas por flotació11
407
flotació11 de 1nenas de cobre La producció11 de co11ce 11 trado d h ., d l t · e co re por ílotac1on excede a la de to o~ os o ros 1111 nera!e.s metálicos. Lo~ ininerales st1lft1rados de cobre tales co1110 la calcop1r1ta {CuFeS ) . · (C . 1 • • 2 . caco ita .t1 2 S) covel1ta (CL1S) ~' . born1ta (Ct1 FeS ·. ·, ) ~eneralment e 5 4 . ~ ... ~e a~oc1an en a 1gun grado c~~1 la pirita en ui1 a ~anga qt1e PL1ede co11tener sílice, calcita y varios silicat~~ · Las separa~1ones por flotación de esos minerales de la ganga y la p1r1ta sor1 los metodos más importantes para la concentración del cobre. Los 1nineralcs de sulfuro de cobre flotan con facilidad y responden rápi
Flotación en es¡;u1na 408 uu15 kg r1 1 et1lxantato
O.O 1 kg
.:.04 kg r de espumante 1
1
Alimentación
:
-
1 _-.-1
lkg 1·1·1 Oo • /. de am1lxant11to
6 >< 18 1.1 ·ml de ag1tairs
r'
de rnercaptan
I
/
~ ------:~-:-=-! Colas ' 110 8.5 m> de Fagergrens ..,___
0.1 °lo Cu
nueva 385 th" 1
t
Remolido
i.----
Amtlxantato
18 1 1- m '2 Agitairs
-
Concentrado 35·40% Cu -
-4
Figura 12.40 Circuito de flotación de cobre en Palabora.
en ocasiones au1nenta los costos de molienda si se muele a un tamañ~ más fino. Debido a este tamaño grueso y a las altas gravedades csp~ct· ficas de la magnetita y de los otros minerales en la mena, se requ~erc una alta densidad de pulpa de 623 de só lidos para evitar el asentamien· . to de las partículas. La alimentación se introduce a 6 bancos, cada banco contiene die· ciocl10 celdas Agitair de 1.1 m 3 (40 pics 3 ), combinando las colas de 3 cada banco para alimenta1· de 1O celdas Fagergren de 8.5 m (300 3 pies ). Los 111inerales que flotan con más rapidez principalmente cal· copirita y bornita liberadas, flotan en las primeras pocas celdas Agitalf Y se in traduce un colecto1· más fuerte , xa11 ta to amílico de potasio a la 1 velocidad de 0.01 kg t- a la novena celda de cada banco Agitair pa· ra flotar las partículas menos flotantes, tales corno la cu banita. Las colas (le los bancos Agitair se acondicionan con 0.01 tcg de c0Jecto1· dodecil mercaptano por tonelada para intentar flotar tos J1U• 3 ~er~les de cobre más refractarios, las celdas Fagergren se hacen trab " Jar intensamente para lograr esto. Las colas del circuito ensayan c;erO de 0.1% Ctt .
.Los conc~ntrados de las celdas Agitair y Fagergren se codlbill'° para J)fC>J)<)rCt()J1ar ttn concentrado primario que se ensaya a d~ 12 % Cu, que se muele de nuevo a 90 % m~nos de 45 µm y se cioi1a con J)e(1t1eñas ca11 ticlades variables de xantato amílico de P
409 :lli111t~ 11t :1rl() ~1l cirL'tlito 1¡ 11111 ¡.tcio . . • .1 • , ,~. • •·• ' r a t111a e1et1s1dad de pulpa de , 4o" lll' "l litllJ~~ ~ t.t (l1lttLt()t1 es l)Osil)I,e cl e·b·ltI<> a 1,1 extracc1or1 de la ctll'ltl il \' tt '(> (t(>s 11111ll'r;.1lcs ()esacf()S ei\ l·., . . . . . .. . · ,1sco 1as y el l
.
•
•
c11ln t11lt' l~\ll! "L' l)~"(>ttt.lL'l' tll~SJ)Lll~s lle la IlttCVél 111olic r1cl é1. 1:1 l'trClltto tlt' l1111¡)Jl'/. ~l C<..>11sistc el•' tin l)· · inco .· 1 • } 1 1 . . · '"' ' s1n11) e t e Ct ll' e 1oc 1 o tias ,.\ ,,1t:1ir tlt' l. l 1113 Y l;.1 <1li111e11ta<.:ió11 se ir1trollu <.:c en la tercera ldt1 lit'l l>rlllL'l>. l~l C<)t1ce11trac.lc) e.le las ccltl lt>tal tll' c<.>l)rc del circt1ito es alrededor de 853. Las 111e11as <.le co l)r~ <.] uc con tienen una n1czcla c.ic 1ninerales oxidos ~- ti~ st1ll't1ro t~1lcs co1110 111alac¡uita, azurita y cuprita, se tratan ota11tit) 1)ri111t'rt) l<.)S st1l f't1ros y después las coléts se tratan con sulfuro e soti i<.) l) l1itl rost1l1·t1ro r>a rs rest1ltalios más efectivos, ya que un exceso dt-! sulizador tlci) ri 111c l<.)S 111 ¡r1cr<1les activados. Gcncralme11 te la flotación uiere tir1 '-·ol~c tor ¡Jodcroso, tal co1no u11 xan tato de ca(l.e11a in~s nde o u 11 áciclo gr t.lt.' los 111as gra11des en e ttn · .. . . . . ) . · · ... ·ón de colas con un c1rct11to rg1cas 111clt1 ye11 tl 11a ¡Jla11t<.1 dl'. 1ixivtaci d d 1 i t , el niás gra11 e e rnt1 ne o. -extracción J)C)f solvc11 tes, actua 1men ed , ,. . tal ·s de cobre elec1 O 7 000 toncla as mt: nst l: P anta prodt1ce (),00 - , . , ·ont'·'ni·er1do rncnos de · d 1·mentac1on <..: "' • 1 traído dcscle t1n 111ater1a 1 eª d d, Chingolu co11tribuy1.: Cu· La planta (ie l1x1v1ac1on · · · · , de al to gra ol e a p·irti·r tle \.'011centrade e<.) )fe , con 9 ,500 to11eladas n1cnst1a les Conteniendo 15-20% Cu. . dos molinos se¡Jarados. tin<.> trata la n1e11a es t1·itt1rada y 1nol1dad en. b. to El cc>11c~r1trad{>r pr()c1eloa ier .... subterránea y ~I otro mena e ·to que se obtie11l' clel . , d un con1pues . . "' . concentrados de flotac1on e El principal 111111eral t.lt: d 0 s mo1inos. .. . cto de la n1olienda en los 1· o es a ca le"osita . con algo de .bornJd 1 n la alimentación del mo in . . 1 · eral de cobre oxida o. 1 r1nc1pa m1n
opiríta. La malaquita es e P algo de azurita y crisocola.
Flotació n en espz'tna
410
Ahmentación por flotación 800 000 t mes- 1 34 % Cu (1.7% ácido soluble)
60% -75 m l----------~-------- Espesador
'
Primarias de sulfuro
/ /
.--
lsopropil xantato 0.18 kg r 2
Colas de sulfuro 1 1
0.03 kg 1 2 de espumante
Concentrado de sulfuro de ba¡o 1.--~ grado 15% Cu
12 700
t mes-
Concenuado de sulfuro de alto grado
' .__J
Concentrado para fund11:1ón
27 000 t mes {44 º,~Cui
1
NaHS U 8
__ _
kg t 2 PK ace11e[d1esehna 0.08 kg 1- 1 A la planta
de hx1v1ación de 1ales 720 000 tmes· 1 l. l :. Cu
_ _c_ol_as_ f1nales
_1 Primarias de óxidos
Ciclón
1L1t11p1adores de óxidos-•- · Remolido
--
(+)
-
Ciclón'
J<+) (-)
Colas a limpiadores
(- )
.
Planta de hx1v1ac1on de alto g1ado 32 000 1 mes· 1 l l 8%Cul
Figura 12.41 Diagrama de fluj o de flotació n en Nchanga.
El proct ucto del molino se acondiciona con colector xan tato isoproP ílico de sodio y espun1ante trietoxibutano (TEB), antes de alimenta~ ]o a la flotació 11 de sul furo (figura 12.41 ) . El sulfuro prilnario produce concentrados de alt o y bajo grado c1ue se limpian separadament~ para . b~CS producrr un conce11trado de alto grado (45-55 3 Cu), el cual se em e a la fund ición y un concentrado d e bajo grado ( 12-25% Cu), que s entrega a l t ostador Chingo la. . 61 Las colas pri1n arias de sulfuro se acondicionan con una soJuc~~ d e. hidrosul furo de sodio al l So/o . la cual activa los minerales d~ 'º¡¡na oxidad os y una 111czcla 1: 1 de aceite de grano de palma Y diese . 11 que act(ta co1110 L1na combinaci()n de cspu 1nante-colector. El concB e trado de óx ido primario se clasifica 1ncdian te ciclones y el d~o. del cicló11 se cs¡)esa, filtra y e11vía a la planta de lixiviación de alto
paraciones t í¡1il·a.<; por [!.o tación 411
rrame clel ciclón se remuele d
1· · e . y imp1a para eliminar el sulfuro de final co t . d 1 d d bre re"1dual. Las colas de la flotación . , n en1en o a re e or 0.8% Cu, ~n la que predominan los minerales de cobre oxidados ·, en' anza despues a la planta de lixiviacio' n de colas. La recuperac1on flotación del sulfuro de cobre es alrededor de 92o/o, óxido de cobre dedor del 47o/o Y la recttperación total de cobre es aproximadamende 68% · El concentrad or de cobre Afton en Canadá (figura 12.42) combina técnicas de separación por gravedad en forma de pulsadoras y mesas sacudidas con la flotación convencional e11 espuma para producir concentrado por gravedad de cobre nativo y un concentrado por tación de cobre nativo-calcosita. 43 Despttés de la 111olienda primaria el circuito con pulsadoras, que ex trae el cobre nativo grueso, el dee del clasificador se alimenta a la sección de flotación primaria. concentrado primario se pasa a un ciclón y el concentrado de las doras recirct1la a las celdas primarias. La descarga del ciclón e~ entada, junto con el ·caneen trado de las pulsadoras Y molino pr1r
Alirnent ICIÓn
--
-"T-..t
700/o -70µm
----i-- - - -· Recuperadoras .
~
Prrnauas
'
~:::-"-:
~-
-
Colas
_ ___.
--r'----~•..-r
-
~-(_-_>
Ciclón
t(
---f-----------1
+)
.......
'
Remolido (-) ~-..---
Colas
( +)
---'-
---
I
Concenuado n11táhco
----------___ ..____ L--__...Ccnt1ntr:ido
Flpr• 12.42 Concen
cobre Afton de t radora
412
Flotació,z en espun-za
mario al molino de remolienda. Después, la descarga del ciclón del mol111~ de remolienda se alimenta a cuatro Jnesas de sacudidas de cu, bierta triple, mientras que el derrame del ciclón es dirigido a la sección de limpieza de flotación. Las mesas producen por gravedad un concentrado final de cobre nativo, que promedia alrededor de 803 Cu y el circt1ito de flotación, después de cuatro etapas de limpieza, produce un concentrado de 503 Cu.
Flotación de las menas plomo-zinc Los minerales de plomo y zinc se presentan juntos en los depósitos de valor económico. Si se encuentran independientes uno del otro. nor1nalmente están asociados oon los minerales de cobre y en muchos casos los tres se encuentran juntos, frecuentemente acompañados por cantidades variables de pirita. Las excepciones notables son el yac~ miento de mena de plomo en el sureste de Missouri, U.S.A., donde el plomo está asociado con cantidades muy pequeñas de zinc y en Friedensville, New Jersey, donde se presenta solamente esfalerita. Los sulfuros de galena (PbS) y esfalerita (ZnS) son los principales minerales, pero la cerusita (PbC0 3 ), anglesita (PbSO 4 ) y la smi thsonita (ZnC03) también son irnportantes. En algunos depósitos el valor de los metales asociados, tales como la plata, cadmio, oro y bismuto, es casi tanto como el del plomo y zinc y las menas plomo/zinc son las fuentes más importantes de plata y cadmio. Se han desarrollado varios procesos para la separación de la galena de la esfalerita por flotación selectiva de dos etapas, el que 111 ás se usa es ~quél por med.io del cual la esfaJeri ta es deprimida por cianuro de sod1? sulfato de zinc o ambos, pe1·mitiendo que la galena, que permane· ce si~ afectar, flote en la primera etapa. Aunqt1e la función primaria d.el _cianuro es deprimir los sulfuros de zinc, también tiene una acción 1 1 Iar sobr~ cualquier pirita presc11te. La presencia de los sulfuros de l11e~ro, c~nv1erte ª. la mena en ac í d ica con Ja producción de sulfat~s e h1drox.1dos de hierro, plomo Y zinc, los ct1alcs afectan la superficie de los minerales de plomo · L . . 'd por ._ . Y zinc. a galena tiende a ser depr1n11 a ~mpanamiento de la superficie Y Ja esfalerita a ser activada por 10 ione.s de ¡)lon1 o. Las sales disL1cl tas, tales como eJ sulfato ferroso, coll" SLtmen xa11tato y cia l . tl" t1tiro o (]Ue ocas1011a Ltr1 al to consumo de re&C vos. L a cal y la ceniz 1"' . ue . ..a e e sosa se t1sa11 para ajustar el pH de 111anet84 1 1 as sa ~s cl1st1eltas se precipiten. La cal se usa debido a su bajo CCJlf."' pero s1 se usa ei1 exceso e11 el circt1ito de plon10, deprime la galení-por
:n
•
•
5eparaci
/)t>r f/tJ lr1r·irí11
413
. :; to ta11to la ce1 1i z~t ele S<)St1 cstc)
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1
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a la ali1n en tació11 de zi11c de alto grado, que en ocasiones es más del 303 zinc, los concen tractos de zinc primarios se 1impian sólo una vez. Un flota(iO e n las barredoras de las colas de las limpiadoras de zinc produce un concentrado secundario que se Jimpia dos veces para obtener un C()t1cen trado de 60% zinc. La flotación en 1nasa de los n1inerales de plomo y zinc, seguida por la separación, presenta varias ve11tajas económicas, tales con10 la eliminación de grandes cantidades de ganga en una sola etapa. El proceso de flc)tación selectiva de un co11 centrado masivo. difiere p~co en Principio de la flotación selectiva de esos mismos 1n1nerales d1rectaayoría de los casos, la esfaletnente de la mena. Sin etn bargo, en Ia m ;) . , b. t con una capa de colector que nta del concen ta do masivo esta cu ier a . , . , . . e de deprimir y en ocas1or1es reqt11ere hace d1f1c1l, o aun 1mposibl d or Este es especialmente antidades extremadamente grandes de ept~vesar l.a esfalcrita· el cianuro 1 · , d bre para ac 1 • caso si se uso sulfato e co 'd 1 etl la soltición. Las plantas eacciona con los iones de cobre res1 ual es. >f esfuerzo para usar en la u · h cen cua qu1c e usan la flotación masiva a d. ha etapa Frecuentemente · t para 1c · 1 entación el mínimo de co ec ~r obtienen recuperaciones más baJas. Ja mina de zinc 1nás grande la flotación masiva se lleva a ~ab~::sautógena Y Jos iones de ploSuecia, en Zinkgruvan. 44 La mol1en. la esfaleri ta a tal grado q Lle 1· da activan . t de . liberados durante la moten . ta de flotación consis e . 1 ...lf sano. La Pan o· cada c1r1 9" ato de cobre no es nece d flotación de P om · . . . · etapas e d limpiadora. 5 . f1 otac16n masiva y varia . . ·as, recupera ora Y to COnsiste de varias etapas.
ª
.
.
~ ~
~
0.55 kg!tonelada de CuSOA
I I
..
0.05 kg;tonelada de espumante
/
\
A~mentac1ón
t
•
Molino
/ ~
• \
1 º/o + 3 50 µ.m
0.08 kgltonelada de butil xantato 0.02 kgltonelada de espumante
/
Colas de plomo
/
lf
/
Primarias de zinc
Acondicionador
Primarias de plomo pH 9.3
Colas
0.21 % Pb 0.55ft Zn
2 60º/o-75 µ. m
/ O6 kg/tonelada de ZnSO. O 13 kg/tonelada de NaCN 1.4 kg/tonelada de NaC0 3 O02 kg/tonelada de er1I xantaro
[ ímpiadoras prima rias de plomo
1
de 1 L1mp1a~oras ZIOC
•
Límp1adoras secun 1 •I dar ias de plomo ,
,
Limpiadoras tercia 1 rias de plomo
1
4
t:
1
Limpjadoras prima 11as de ZIOC
• •
1 limpiadoras secun· t"
darias de zinc
..
•
~ ~
(") ...... o.
Concentrado de plomo 70% Pb
;:1
Concentrado de zinc 62% Zn
Fip~a
1 l..43 Tratamiento de una mena zinc - plomo como en Bou Beker.
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,~ cio11e..s t1rJ1cas ¡Jo1·
flotat·ió 11 415
La ~.1lt''~ª ~, ,.1 cst'3l 'ri ta se tl o tai1 e o 11 0. l )_ k º d nrt.l~\C' e 11. l)l'~¡1\1cs cie cit1ca t . b. e '-.a11tato et1l1co de r' . e apas de l1111p1eza l l(Jll i~1011a l'L)tl 0 .5 kg Lle Stllfat d . . e concentrado se .. o e zi ne to 11 p a d · · 1 rita,~ la rr·1l 11J se tlota ca 11 xant t 0 .1. ra eprun1r a esfale.
.
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fltltaci {)tl de
l
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111e11as
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•
et1 ico de potasio.
de cobre-zinc-plomo
La tlotació11 de las n1enas plon10-zi11c-cobre presenta t 1no de los prt.1l1l 111a" i11ás co111 plicados en la n1etalurgia de los in e tales base de45 bido l la --i111ilar flotabilidad de los n1i11erales de cobre y zinc. Esto e ~spcci~1l111e11te cierlo cua11do la oxidación causó la disolución de algo d~ col1r~. el c t1al acti'' ª el zi11c. E11 la a11tigt."1edad la flotación selectiva se l1acía en tres etapas sobre las n1e11a - plo1110-zi11c. Al1ora rara vez se usa. ya que la técnica preferida es t1o tar se lccti\ an1e11 te t1n co11cen trado n1asivo de cobre-plomo con depresió11 del 11ierro ~' el zinc. segt1ida por la reflotación de las colas 1
cobre-plo1no para recuperar el zinc. La separación del cobre y plomo del conce11 trado 111 asi''º por lo general se realiza por uno de tres procesos, con referencia a los 1nétodos de cianuro. de óxido de azufre Y dicromato.
La depresión de los ininerales de cobre con compuestos de cianuro 1e usa bajo las sigt1ientes condiciones: calcopirita. tetral1edrita o tenantita. . d bre 5011 os n1111era es e co · eove ¡·1ta a) L . 1 d sor efectivo para la calcos1ta. El c1ant1ro no es un epre o galena. es peqtteña. es decir que es 111ás 1 b) La relació11 de cobre a P!?n o , e tteña. ya que se requiere 5
barato deprimir la fraccion ma P q menos reactivo. paña y por lo tanto flotarác) La superficie de la galena no se ern pidamente. "ble a la depresión del cobre, depresión de la galena es prefen ·t8 0 covelita. n ta catcosi uiere Los minerales de cobre so de en cuyo caso se req 10 mo es gran . b relación de cobre a P la depresión del co re. alto consumo de cianuro Pª1:8dada Y en1pañada. . alena ox1 empre se encuentra g
~ ,_,.
°' Tabla 12.2 Métodos de separación de concentrados cobre-plomo,
Concentrado de plomo Pri11 cipales minerales de cobre
Mi11a SunsJ1ine, Idaho Id arado. Colorado Buchans, Newfoundland Mahr Tunnel, Perú Tsumeb, S.W. Africa Casa palea, Perú San Francisco, México Lake George, Australia •
Método de ., separaczon
Relación aproximad de plomo-cobre %Cu
o/oPb
Concentrado de cobre %Cu
%Pb
Tetrahedrita
Cianuro
1: 1
2
10
21
7
Calcopirita
Cianuro
1: 1
3
66
25
3
Calcopirita
Dicromato/S0 2
2: 1
1
56
21
8
Calcopirita
Cianuro
2: 1
6
60
20
8
Tena11tita
Cianuro
2: 1
3
72
31
4
Varios
Dicromato
4: 1
3
64
26
7
Calcopirita
S02
5: 1
1
62
26
8
•
Calcopirita
S0 2
1O: 1
0.2
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62
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ncias
,
417
Existen d os r11etodos de dep . . se usan combinaciones de ar:unb ir la galena, aunque en aJgun · os. La gal os cao de so d10 agregado como sol u . , ena se deprime por dicronota el cobre con pequeñas ca t"dc1on al concentrado masivo luego , n I ades de u l ' otro metodo, se bombea el e n co ector selectivo. En
. oncentrado · dióxido de azufre gaseoso al masivo hasta una torre . ' concentrado flu h · e en contra de la corriente de gas D , ,Ye ac1a abaJo de la se agrega almidón hervido 0 ca~ t_espdues de mas acondicionamien" s iza o a la pulpa d . . 1 na. Despues se flota el cobre d 1 1 , para epr1ID1r a · ., e ga ena. Ademas de deprimir la gaa, la es f a l er1ta tam bien se deprime si e t ,
ª
.
e os n11ner es e
.,
re y mejora su flotac1on. La depresión de los minerales de cobre por cianuro es tal vez el méo que_ más se usa. El cianuro deprime efcctiva1nen te a la calcopirita afalenta, asegurando la separación precisa (le mineral y la prodt1cn de un caneen trado de plomo el cual es puro en relación a cobre e, lo cual es una ventaja de este método. Su desventaja es la gran tidad de ciar1uro necesario y la capacidad de éste para disolver el y la plata, que muchas veces se encuentran en estas menas en ca nties económicas. El método de activar los minerales de cobre con "do de azufre se emplea cuando la relación de cobre a plo1110 es de, ya que el depresor del plomo, el almidón, es un reactivo rel~ - ..ente barato. Los métodos de separación de los caneen trado n1as1cobre-plomo en varias minas aparecen en la tabla 12.-
NCIAS od 1. n tr> th l! Theorv oj Flotariort , Buttcr~n, V. l. y Mokrousov, V. A., A n /ntr uc 1ondle1, 1963. Plak . 1 N F/rJtatío n. Primary Source , Nucw "°'*ª•V. A., Klaaen, V. l., Y sin, · ., ...._ .,..chnology and.Applications, o 711.. ,,,.d Proctstt1-' ~ • (ed.}., Flot11don Apnn ..,. , Mdefl Jmey, 1980. . Min Max. l 22. 281 (abril 1970). IL - t fiotatlon of m1nerals, . P. l l th lnt. M1n. Proc.. Cong.• ;ccmcu e D ctors in flotation, roe.
'º
tton of co e
.
d hydrophobtdty in sulph1de m1·
.
l nd mduce '°'adores, Nat~• a 150 71 , 16 5 ( t 97 5).
'*''" no. """" 19 (1959). 11rit1
'
hide mlneraie• wsth thío l I' JJ4, 3 On the OoatabilitY of sulp c. JJth Jnt. Mln. Cont.. D. W., h sphate 1ystem, Pro
yl dltJúop o
,.
ITULO 13 --
de alta --
RODUCCION Los separadores magnéticos d ., capítulo porque en ~ e alta tens1on se estudian en el ocasiones los dos p . resolver el mismo bl ro cesos se aphcan . , pr~ ema, ".°n frecuencia se debate acerca de forma de se los depósit par;c1on mas apropiada en las etapas del tratamiento . , . . ,plo d 11 os e arena de playa y más adelante se presenta un
e e o.
CION MAGNETICA
.separadores magnéticos aprovechan la diferencia en las proos magnéticas entre Jos minerales componentes de la mena y P19a
separar los minerales valiosos de la ganga no magnética,
la magnetita del cuarzo, o los contaminantes magnéticos llineraJe1 valiosos de los valores no magnéticos. Un ejemplo
:ti
mineral de casiterita que contiene estaflo . el cual muchas
o con trazas de wolframita de magnetita que se 18Paradores magnéticos. • s se alteran en alguna forma al colocarlos en •
en la mayor parte de las substancias ' JilltlO para detectarlo. Los materiales se clasi· aunque
seg6n tos atraiga o repela un magneto: 421
422
Sepa1·ació11 1nagnética Y de alta te11 sió
Los diamag1,1éticos se repelen a todo lo largo de las líneas de fuer za magnética hasta el punto donde la intensidad de campo ya es mu pequeña. Aquí las fuerzas que actúan son muy pequeñas Y las substan. cias diamagnéticas no se pueden concentrar magnéticamente: Los paramagnéticos son atraz'dos a lo largo de las líneas de fuerza n1agnética hasta los puntos de mayor intensidad de campo. Los materiales paramagnéticos se pueden concentrar en los separadores magnéticos de alta intensidad. Entre los ejemplos de minerales paramagnéticos que se separan en los separadores magnéticos comerciales, se encuentran la ilrnenita (FeTi0 3 ), rutilo (Ti0 2 ), wolframita (FeMn) W04, mo11azita (fosfato de los eleme11tos de las tierras raras), siderita (FeC0 5 ). pirro tita (FeS) cremita (FeCr0 4 ), hematita (Fe2 0 3 ) Y los minerales de manganeso. Algunos elementos son paramagnéticos en sí mismo, tales como el Ni, Co, Mn, Cr, Ce, Ti, O y los metales del grupo del platino, pero en la mayoría de los casos las propiedades paramagnéticas de los minerales se deben a la presencia de hierro en alguna f orina ferromagnética. El ferromagnetismo se co1-1sidera como un caso especial de para· magnetismo, .que requiere fuerzas muy altas. Los minerales ferron1ag· 11éticos tienen muy alta susceptibilidad para las fuerzas magnéticas Y retienen algún magnetismo cuando se alejan del campo (remanencia). Estos materiales se pueden concentrar en los separadores n1agnéticos de baja intensidad y el principal mineral ferromagnético, se separad~ la magnetita (fe3 Ü4 ), aunque la 11e1natita (Fe 2 0 3 ) y la s1cteríta (FeC03) se pueden tostar para producir magnetita y por lo tanto dan buena separación. La eliminación de hierro ''vagabundo'' también se considera como una forma de separación magnética de baja intensid 3 ~· 13 0 En este capítulo no se trata de revisar proft1ndan1ente la te ~ 13 del magnetismo en alguna prot'undidad, ya que ésta se cubre amPl mente en muchos excelentes libros de texto sobre física elemental. La unidad de medida cie la densidad .flujo magnético o in,di,c· ción magnética (número de líneas de fuerza que pasan a traves de 1 la unidad de área del material) es el tesla. A pesar de que el siste~' c.g.s. actualmente es obsoleto, la unidad n1ás con1ún111ente usada te 4 el gaus ((; ), que equivale a 10- tesla y parece que todavía duran' . muchos años, quienes trabajen con n1agnetismo ( 1), necesitarán conº cer bien el sistema de unidades "electromagnéticas c.g.s." (e.J11.U·~vb La fuerza magnetizadora que induce las líneas de fuerza a tr t . . . . · t1et1 1 de un_ material se lla111a 1nte11s1dad de camp
rpara1I ,,,, .,,, ' .,1 r·. , , 1 ) ,\
1). ,lll1ltlll
•• ) ..l \ lll\ \)l'l\ll'l
1 ralJ (cin r :11111 ,is • ' •'q111\.1k 111 . , • 111,1~'. I\\, t • 111111 \ (•¡ • n1.1gth't ¡,·(i, ,. 11 l • 1 H11 ''os ,. 11 l ·I .1111• l''1.1111,. l • ,1 . 11 ll ,.. • ' • en l · el '. el val . . \;1lo rd • I· . t .1t1s. t1:111 cl " q u,· · I n t d e 1• ' .1 111 1 • • " '-·:11l1 pn 111·1 " "'l' "l,'11s1d ·1 1.1 t11tl·11 •s i'·" I· 1d 1· r1. s 1tl :1tl tll· l;,1111 .. , t . uancl<> l i··1t. • !!11l't it\1 . , • ' d,· tl111,1 l .11 111>tl \'irl t • 1 • •t • I•, 1 t1 \ l ' 1, t 1.1 .. · 1 ' ' t" I s, 1 , 1 • 1111 c . I ar •<,; l l :11· 1l l ", t l t t , t.l:' 1· 1·l 111 ·1' • t l l l'") t l 1•'l ', 1l '. t . " .1 \'' ' t l 111 l:, 1l t ' ' 1> l, ' ' ' ' ' ·, i 1t > . . :.. l ll'\) 1 \. ll l ' on(l'S l'l ,,.,1 ' . t , gtlt'ltt·,1s l l' t1t1,1 1 ,, t :11 >r11·fl' t ' l t l \;' t· l . q 11 l' "' 1 l l' ¡, \' ' to ,1 "i..'11sill ·1 l 1 . r :111 I· . 1 . i11 a f l' 1 i11I ·s t
l:~ 111i~111
, 1,·ncia. cpen<.le tll s I· ' ' un n1a¡:n1·1<1 . ' .11.111 1 ·11 1. :1 'é , l .a111i..·11t , l l'·•t~t "·I · . l n d 1 t l l l' h . t ' .1 r t 11' t' ,· 11 l <' I" ti " i I. >111 • J t " l:' 1 ,, I·) ' · int e ns id ad 1 <,. e 1111po. ,., d ,. .: . ad de n111 : 1'.'.11t1c11 l:1r l \.r,ltllj}{l )1 ·t , ·. 1 ti, (:t \ 't'ltl · j I' 1 J ), S tll ll ( :ltl l• b • :t 1•1 ' \.' ll,l ' l l,l ~t . Sll I' \.1 ' ·f"l~ll' • lll' ll'll l., ,ll ' 1(llll l l l; ll l ' l
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o. Por CX"1n .1gt11c11t'' . ¡;t.ll Jclllt'
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1 •• l'n ouOS os si:par.HIUíl'' lemen tos de discr1o e 1·ncor1Jor 11 t · 1 ya can de alta o baja intensidad o p.1r.1 1r.1bajar t'n "•en o. 1 primer requisito. corno y;1 se nlcnc1ont . cs sunnnis po de alta intensidad en el cual ha a una resistencia n1u diente de canlpo. l"n un c;11npo de !lujo un1forn1t•, tal f11ura ) 3. J Q, (aS par! {culaS lllllJOétii:ilS C Ofl ntan 11 SI no se mueven a Jo largo de las Unea de llUJº· t::l 1néto to para producir un ca1nPº conv •ra n preparar un
. , , . Separaczon magnetzca y
424
de alta ten ..
s1on
N
\ Movimiento de la partícula
Líneas de flujo
s
s
{o )
( b)
Figura 13. la) Campo de flujo uniforme. b) Campo convergente.
polo en forma de V sobre un polo plano, como en la figura 13.lb. El ahusamiento del polo superior concentra el flujo magnético den· tro de una muy pequefia área que da una muy alta intensidad. El polo plano más bajo tiene el mismo flujo magnético total distribuido sobre una área mayor, por consiguiente hay un gradiente de campo muy al· to a través del claro en virtud de los diferentes niveles de intensidad. Otro método de producir un alto gradiente de campo usa un polo construido de láminas magnéticas y no magnéticas alternadas (figu· ra 13.2). En el separador se deben incorporar las medidas necesarias para regular la intensidad del campo magnético para tratar varios tipos de material. Esto se logra fácilmente en los sepradores electromagnéticos variando la corriente, mientras q u~ con los magnetos permanentes se puede variar la distancia interpola)
N
s
Laminados no magnéticos
Fiaura 13.2 Producción del gradiente de campo por polo laminadbt ""'"'"
. separadrJre.~ 111ag11e tzcos '
Los sepai·adores niagnéticos co . . y la ., merc1ales son
425
, . continuo scparac1on se lleva a e b maquinas de proce 0 0 pasan hacia el int . en una corriente nlÓ\'il de artículas que P enor Y a tra,·' d 1 El co11trol estrecho de la velocidad d es e campo magnécico. 0 del ca111¡Jo es indispensable y dese t el pa de las partíct1las a tra\'és ·, ar a a caída i1·b alimentac1on. Frecuentemente se u b re como un medio de · san andas o ta b portar la al11nentación a través del cam Jn ores para trans· t d ·' po. La i11 ro ucc1on de partículas alt campo inagnético concentra las líneasª:~te u ~eptibles dentro del lo atraviesan (figura 13.3). uerza e manera que e tas
ª
Puesto que las líneas de fuerza convero.> e l • 11 . o"n as part1cu 1as. se produce tln alto gradiente de campo que hace que tas mismas partíctilas se comporten como magnetos, atrayéndose de ese modo t111 as a otras. La tloculación o aglomeración, de las partículas puede ocurrir --j é ta son pequeñas y altamente susceptibles y si el campo es intenso. Esto tiene grar1 i111portancia ya que estos ' flócL1los·· magnético ~ pL1eder1 arrastra1· ganga y tender pu en tes entre los polos n1ag11éticos reducie11do la eficiencia de la separación. La floculación es especialme11 te er13 en las mátl Ltinas de separación en seco. que operan sobre 111a terinl imo. Si se puede alimentar la n1ena a través del ca1npo en t111a n10110capa este efecto es mucho menos serio. pero, por supuesto. la capacidad de la máquina se reduce drásticamente. Muchas veces l~ ~oculació~ disminuye pasando el material a través dt- ca111pos 1nagnet1~ os st1cc-1vos, normalmente están dispuestos con inversión sucesi\·a ~e la laridad. Esto hace que la partícula gire co111pl~ra111e11tc 180 : ca. ., . d lib las partículas d~ gar1ga que arrastra. La 1nvers1on t1en e a erar 4
•
Partfculas pequeñas
Lfneas de tuerza
. , de flujo sobre par
Fiaura 13.3 ConcentracJOn
tículas minerales.
.,
426
,
.
Separaczo11 1nag1'2e t1ca y de alta
te~
..
rlSzon
principal desventaja de este método es que ~l flujo trata de escapar de polo a polo, reducie11do la inte11sidad efectiva de campo. En el diseño del separador se deben incorporar las n1edida ¡)ara reunir ]as fracciones magnéticas y no magnéticas. Más bien que perm~ tir que los magnéticos entren en contacto con las piezas de los polos, Jo que puede causar problemas de desprendimientc, la mayor parte de los separadores se diseñan de manera que las partículas magnéticas sean a traídas hacia las piezas de los polos, pero entran en con tacto cor1 alguna for1na de aparato tra11spo1·tador, que las lleva fuera de la influe11cia del campo, hacia una tolva o banda. El desecho no magnético no })rt:scnta proble1na, cae libremente de de ttna ba11da transportadora f1acia el inte1·ior de t1na tolva. Los medios se producen rápidamente t1sa11do u11 ca111po 111á~ intenso después de la fracción altamente magnética. Tipos de separador 1nagnético
Los separad ores magnéticos se clasi t'ican en máquinas de alta } baja i11 tensidad y además se subdividen en separadores de alimentación e11 seco y alimentación en húmedo. Los separadores de baja intensidad se usa11 para tratar materiale ferromagnéticos y algunos minerales alta1nc11 te paramagnéticos. Separación magnética de baja intensidad
L,1 separación 111ag11ética e11 seco de l1aja i11te11siclad se lirniia principal1nente [l la concentració r1 de are11as grt1e~as. que son t~ucrte· inente 1nagnéticas; el proceso se co11oce como 1nazorca 1rzag11ética (cobbing), debido a la for1na del magneto y frect1cnte111cnte s' llc\J a cabo e11 separadores de ta111bo1·. Si 1nide rnc nos de O.5 c111.. la separa· c ió11 en seco se sustituye por los n1é toclos l1ún1edos, co11 los que ha~ ine110~ pérdiclas de polvo y gene1·almente ur1 prodt1cto 1nás lin1pio. LJ 0 · ' 1 ' d d · · uch scparac1011 1u111e a e baJa intensidad actt1alinc 11 te se t1tiliza m par·a pu1·ificar el n1edio m~1gnético c11 el prl)Ccso cll· st>paración e11 J1ll'· dio pesado (capítt1Jo 11), así con10 también para cor1centrac 16n d~ arenas fe1·ron1ag11éticas. Antigt1a1ne11tc L'l separaclor Crockett era un; n1áqL1i11a típica (figL1ra 13.4). Su1nergicl'1 de 11 trt) dl_> la artesa en la ,u se alimenta la pulpa, se encuentra una banda sinfín, que viaja rre;:: a Ltn l1a11co de 111agnetos. Las partÍLL1las 111~1g1i(·ticas se atraenhaC Ji.l' ba11da Y lu~go se llevan 11asta la cle~carga clel L(>ncentrado donde ~ ele1nc11tos 111ag11éticos se sac,111 de la hancla 111 ediantc un chorro
#
•
separadores 111agne t1cos 427
Alimentación
Polea impulsora
Magneto
Derrame
o,i0
-o
A ocia-
f dores
:~ Relave s
Medios
Concentrado
Figura 13.4 Separador magnético Croke tt de baja intensidad.
agua. La fracció n no magnética se descarga dentro del compartimiento de colas. Los magnetos en el banco tienen una polaridad alternada. de manera q ue a las partícu las de ganga que son arrastradas se pt1eden separar antes de llegar al compartimiento de concentrado. Los separadores de tipo tambor son las máquinas más comunes que actual1ne nte se usan para limpiar los medios en los circuitos de separación en medio pesado (HMS) y se usan mu cho para la concentración de menas de hierro finamente molidas. Estos separadores consisten fundamentalmente de un tambor ro tatorio 110 nlagnético (figura 13.5) que con tiene de a seis magnetos estacionarios de polar,idad alternada. Estos inicialmente eran electror11ag netos. pero ahora frecuentemente son magnetos permanentes. que t1ti l~an ~oden1a~ aleaciones magne't.1cas de cerámica, las que retienen su 1ntens1dad por · · · d lln peri'o d o 1n · d e r·1n1·d o. La separación es de nuevo, por e1 pr1nc1p10 e , . ievantamiento'' Los magnetos levantan las part1culas_ magne t1cas Y . d l mpo dejando la cran°a ftjan al tambor· las transportan fuera e e.a · . º :;, . . . Para proporcionar una corr1en te \.1 u ,. el compart1m1en to de colas. . d ce agua a la 111áq t1ir1 a. ti ·ón se le 1ntro u n ene la pulpa en suspensi . ·dades de campo de l1JstJ . bt·enen in tens1 este tipo de separador se o i Gen la superficie de los polos. t a en la figura i 3.5 ~s del e se mues r El separador de tambor qu d se lleva hacia adela11te por o . oncentra 1 concurrente, en el cual e e d de se compnme Ydesagtia abertura on · b or y pasa a través de una . ás efectivo para prodtic.·ir t dISefto es m . · de dejar el separador. Es e ente limpio a part rr de ma ter1ancentrado magnético exwe
tr'i
Separación magnética y de alta ten ..
428
si0n
Unidad motora con engrana¡e reductor Y transmisión de cadena totalmente protegidos Ahmentac16n
Cubierta exterior expansiva sobre el casco del tambor
Rotación del tambor Escrepa a tambor y tubo rociador
~
---
,-
-
Derrame de compensación con patín en a descarga
-,
\ Caia de cabezal
1 Magneto unitario 1
Descarga del concentrado
Vertedorde----+---derrame
Tanque remov1bleYt de acero , inoxidable 1
7
j
Placas agujeradas calibradas en la salida de colas Descarga de derrame
TTDescarga de colas
Figura 13.5 Separador de tambor.
les relativamente gruesos y se usa ampliamente en los sistemas de recuperación er1 medio pesado. El separador mostrado en la figura 13.6 es del tipo de contra-rota., ción, donde la alimentación fluye en dirección opuesta a la rotac1on
Alimentación
-
...
)
~ tn~ Descarga __-
~
f
't
Derrame
Figura 13.6 Separador de tambor de rotación contrarta·
• • separarJorf!~\' l~tagnl' f/C(),)
429
Este tipo s
Ll~~1 c r1 operaciones
. . Primarias dond . . . . d~bt·r1 111a11eJétr v~t r Jé1C t o n cs c 11 la al· .: e ocas1onalmente se . 1mentac1on·1 'd· , . ~ asper 1dasdematerial 013 g11(~t1co s~ clel)en co r1scrvar a u n m1n1mo m· t tJO C<)r1cer1t1·,1do ex tren1adamcnte lim . ten ras no se necesite cargíl ele ~ó lic1 os. pio Y cuando se presenten altas L~t f'igttr~1 13. 7 1nuestra un separado
. , · . . . r en contra corriente, en donde las C()létS S<)ll forzadas a viaJar en direcct'o' ., n opuesta a 1a rotac1on del tan1b<)r, y se (IL'scargan en el interior del canal de 1 E t · d , . co as. s e t1 po e sepa~ador estél .cl iseñado para operacio11es terminales sobre material relat1va111e11tc f1110 , de un tamaño de partícula menor de 250 µm . Los se l)aradc)r·es de tambor se usan 1nu cl10 para tratar menas de tac<)11ita ele. bajo grado que contengan de 40-503 Fe , principalmente co1110 111agnctita, pero en algunas áreas con hematita finamente dise111in(1cf¡1 en bandas en las rocas silicosas duras. Se necesita una molicr1cla 111uy fi 11a para liberar los minerales de hierro a fin de producir u11 cor1ce11tré1(io que requiere peletizació11 antes de alimentarlo a los altos l1ornos. En u11 cliagrama de flujo típico la mena se muele progresivamente más fina ~ la 111olienda primaria se efectúa por lo gene~~l en fon~ª. autógena 0 en moliiio de barras, seguida por una separac1on magnet1ca en separadores de tambor. El concentrado magnético se remuele Y se or Este concentrado se pueb d trata nt1cva 111cntc en separadores e tam · ., de remoler 11uevamente segu1'd o de una tercera etapa de separac1on
magnética. e aración nlagnética son. o bien Las co las de cada etapa de s P oncentradores de co110 desechadas o en algunos casos, se tratan ~ore . , ar la hemat1ta. Re1chert o espiral para recuper
,---......
Entrada
Agua
,---1 1
1 •
', , ' Concentrado
Colas Coles
rwm• 1s.7 separa
dor en contra
corriente.
Separación magnética Y de alta tensió
430
Uno de los tipos n1ás viejos de separador que se usan para caneen trar menas moderadamente magnéticas es el separador de banda tra11s
ve1·sal (figura 13.8).
El material seco se alimenta en una capa uniforme sobre la band transportadora y se lleva entre los polos del sistema mag11ético, que consiste en dos o más electro magnetos de herradura cuyos polos están dispuestos uno sobre el otro. Los polos de los magnetos superiores tienen forma de cuña mientras que los polos inferiores son planos. Esto co11centra el campo y atrae los minerales paramagnéticos hacia los polos en forma de cuña. La banda transversal sjrve para evitar que las partículas magnéticas se adhieren a los polos y las lleven fuera del campo. Una modificación del separador de banda transversal es el separador de disco, fabricado por la Boxmag-Rapid Ltd., el cual permite un espa· cío de aire mucl10 más pequefio que el separador de banda y un mayor grado de selectividad . Cuenta con una serie de discos que tienen incor· paradas las ranuras de concentración sobre un transportador de banda giratoria magnetizada por inducción mediante poderosos electromag· netos estacionarios situados abajo de la banda y esto constituye el prin· cipio de operación (figura 13 .9). Cada disco está colocado en tal forma que la arista guía proporciona un mayor espacio de aire que la arista ras·
Alimentación
•
•••
• • •
• • • •
••
-
o
......
\'.\•"
'
Magnético
No n1agnético
Figura 13 · 8 Sep·ara d or de handa transversal.
se¡1arat/ores mag11é tic os 431 Sección del d isco . most canales para la rando concentración Ahmentac16n regulada /
® 4~ d _ _,_ ...
Disco gira torio
~
1
--
Banda transportadora ,, Magnetos f11os estacionarios
No 1
N
J
•••
•• ••
No 4
1
No 5
-
-
+
1
No 2
No magnético~
No 3
i---
El número 1 descarga material magnético de mayor intensidad El No. 6 los más débiles
No 6
Figura 13.9 Diagrama de separador de disco.
treadora perrn1· tiendo · que cada disco extraiga y se¡)are dos producto5 magnéticos de (iifere11te permeabilidad. La í11te11sificación progresiva d~l can1po n1agnético se obtiene c11 la dirección del viaje de la banda de alimentació11 por el ajL1ste vertical de los .cliscos y el co11trol de la corriente sobre cada electromagneto. La mena clasificada se extiende Uniforme111e 11 te sobre la banda er1 i11ovi1ni e11 to y pasa a tra\·és de las zonas magnéticas graduadas, las partículas i11agnéticas se extraen y se descargan separadainente en el orden de su susceptibilidad magnética. las colas pasan hacia adelante y se descargan al final de la banda transportadora. Se fabrican modelos que tienen uno, dos o tres discos Yes posi.bl b cti·v1·dad 111 t1y precisa entre i11111 era les que .ifieren e o .tener una se 1e de otro cri la resp uesta 111agnet1ca, , . ya d so o 1gerame11 te tino . 1 1 ~Ue la . . . aci·ón c.iel (lisco se aJustan ctiando 1111 corriente, altura e i11c . tes 11 orn1a les el llláq · · . , Co aJ·us tes \' Ct)JT1en Ja" . u1na está en operac1on. 11 •. . 8000-15000 G :.11UJo b t ~ ~ trab[tJ[l c11t1e · 5 1e 11 t so re los discos ge11eral11 t: tic1 os 111111era • , 1es JJara111ae11ce ' 1 111 1 . es bastar1te ft1erte para Ievaiit~tr d , 51. 10 de arena de pla\ a s E en Jos epo ., . stos separadores se usan b las n1 ~ 11 as ele estaño alu' ial · Sri· Lar1ka y Austra lia y so re la lnd ia, ,. .13 ¡Jara 1113 \, 11 é tica~ se ~eJJ'11·a 11 IYlal · · l 111<) J1~lZI ' " :: as1a do11dl' la ilr11en1ta Y las casit erita 110 1nagnética.
ª
432
Separación magnética y de alta ten ..
s1on
Separadores de alta intensidad Los minerales mu y débilmente paramagnéticos se eliminan de una alimentación de mena con mayor eficiencia sólo si se les permite entrar en contracto directo con el extremo del polo d el magneto. Las intensidades de campo n1ayores de 20 kG se obtienen en algunas máquinas de alta intensidad. Hasta hace relativamente poco la separación de alta intensidad se limitaba solamente a menas secas y se usa comercialmente desde 1908. Los separadores de rodillo inducido (figura 13.10) se utilizan mucho para tratar arenas de playa, wolframita, menas de estaño. arenas de vidrio y roca de fosfato. También se usaban para tratar menas de hierro débilmente magnéticas, principalmente en Europa. 2 El rodillo al cual se ali1nenta la mena, está compuesto de láminas de acero fosfata·
Alimentación de materia • prima aqu1•
l 1l ~Tolva
/
Rodillo induc id~ -- ==- -=~' ~ -.-
de alimentación
Pieza polar
- --=
--
-.
Barra puente
1 ¿
l
1 er. producto 1 magtlético h
----
Producto magnético /
/.
/
Producto no magn6taco
l 1 1
2o . producto niagnético
Producto no magnético
Figura 13.1 O Separador de rodillo inducido.
St'Paradores magnéticos
. 'd
433
do compnm1 as sobre una fle h e a no magn ' t' Usando dos tamaños de lamín . , e ica de acero inoxidable . •1Ul1ac1on, con li . . ., diametro ex tenor, al rodillo se 1 d una. gera diferencia en el la alta intensidad de campo Y el u~ perfil dentado que facilita 'd d d e gradiente ne . i11te11s1 a es e campo de hasta 22 kG ce~ano . Se alcanzan alimentación y el rodillo Las part, en e] espacio entre el polo de · I cu1as n 0 m ,· fuera del rodillo hacia el compart· . agneticas son expulsadas , . im1ento de colas . t magneticas son atraídas y se llevan f d . ' mien ras que las · uera e la influencia del para depositarlas en el compartimiento de artíc , . campo espacio entre el polo de alimentación Y el tp u~as magnet1cas. El . . . ro or es ajustable y normalmente es ád ism1nu1do de polo, a. polo para eliminar · · , . sucesivamente productos m s debilmente magnet1cos. Obviamente el ajuste de las placas del s~parador ~ue cortan la trayectoria del material descargado es de gran 1111portanc1a. La separación en seco de alta intensidad se limita en gran parte a menas que contie11en algún material más fino que 75µm La efectividad de la separación sobre tales materiales finos se ve severamente reducida por los efectos de las corrientes de aire, la adhesión partículapartícula~ y la adhesión partícula-rotor. Sin duda alguna el mayor avance en los últimos años en el campo de la separación magnética l1a sido el desarrollo de los separadores húmedos continuos de alta intensidad. El tamaño mínimo de partícula para la separación eficiente se redujo drásticamente permitiendo de ese modo que se concentren magnéticamente las menas que no se pueden concentrar con efectividad por los métodos secos de alta inten~idad, Ya que es necesaria la molienda fina para asegurar la completa liberación de la fracción magnética. En algunos di~gramas, las costosas ope · ¡· · an usando un sistema de concentrarac1ones de secado se e 1JTIJn ci6n en hú me d o. 3 · · dores húmedos de alta intens1dad Los primeros modelos de separa , . a de rodillo inducido. Un 4 le dise · · · de la maq u1n fiaron sobre el pr1nc1pto . . e11 I 964. ) que surgió 1 1 13
ª
~elo típico es el separador G~l (~fr~~ªedo~ d; un eje vertical en ~I rotor laminado acanalado gira t omagnéticas. El lodo de alitro de un juego de p1ezas . polares e1ecdr Jos canales entre una pieza .
. b . a lo largo e , 1 . . de las cajas de part1cu as no tac1on fluye hacia a aJO al 1nter1or 1 · f1 11 an Yel rotor las colas pas hacia aft1era de a in ue é· ' , ticas se llevan ,· Aunq11e t1cas y las piezas niagne tas cajas de 111agnet1cos. 0 del campo hasta depositarlas e . tensidad, genera un can1po 69 ' • de alta in ho en Aus-.. una verdadera máquina dor Gill se usa mue ~o de me11os de 14 kG, el separa
Separación magnética y de alta teii ..
434
s1on
...
Alimentación de pulpa ,... Ca1a herv1dora .....
Vó
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...,
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Rotor
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Yugo
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Bobina Corazón • del ,,:. ~a imán i/á
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~ Ca1as col ectoras magnét1c as y no magnéticas . alternadas
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Figura 13.11 Vista lateral de un separador magnético 11úmedo Gill de cuatro polos.
tral1a y Malasia para separar il1ne11ita n1agnética de las arenas de pla}'ª· concentrados de mi11eral pesado pero 110 trata efectivamente las me11as de hematita débilmente magnéticas. Tal vez e11 la actualidad el separador más conocido qt1e se usa para tratar menas de 11ematita fina es el separador magnético Jones de alta 6 intensidad en húmedo, s, cuyo principio de diseño se Lttiliza l1oy tn día en mucl1os otros tipos de separadores l1ún1edos. La máquina consiste de una fuerte estructura principal (figura 13 .12) hecha de acero estructural. Las cu la tas de magneto se sueldan • a esta estructura con la bobi11a electro1nag11ética encerrada e11 una caJa enfriada por el aire. La separació11 1·eal oct1rre en los bastidores de pla· ca que está n en la periferia de uno o dos rotores u11idos a la flecha del rodillo central. La alin1entació11 , tiue es un lodo totalmente mezclado, fluye a través del separador por los tt1 bos y canalones. acoplados en el interior de los bastidores de placa (figura 13.13) Y están acanalados para co11ce11trar el ca111po n1agnético e11 la punta 3 de las aristas de los canales. La ali1nen tación es con ti11ua debido la rotación del bastidor de placa sobre los rotores y los puntos de alimentación están en las aristas guía del can1po n1agnético. Cada rotor tiene dos puntos de alimentación dispt1estos simétrica1nente. Las placas retienen las partículas débilmente 1nagnéticas mientra~ que la ~ulpa remanente no 1nagnética pasa directamente a trav~ d~ los bast1do1·es de placa y se colecta e11 un ca11aló11. Antes de deJat · partícula no 111ag11ética arrastrada se el1nu · ·na ~"ºr can1po, cua l q u1er agua a baja ¡->rcsión y se capta corno un producto d~ 111t.. dios. ~ Cuando el bastidor de placas alcanza un punto medio enu; dos polos magnéticos en los que el campo magnético es bási
separadores magnéticos 435 Ahmentac16n
T ransmis16n
Bobina magnética Imán en yugo
1 Disco giratorio J
Lavado de medios
Alimentación
-
Vista de planta de la caja de placa Jones 1nostrando las placas rann r de barras.
mlas magnéticas se eliminan con chorros de agua que respresi6n y que operan hasta en 5 bar (figura 13.14 ). En as se producen intensidades de campo de más de 20 kG.
Separación nzagné tica Y de alta tensión 436
,
.
Figura 13.14 Separactor Jones de lavado magnet1co.
La producción de un campo de 15 kG, requiere un consumo de ener-
gía eléctrica en las bobinas de 16 kW / polo. De las 4 ton de ag~ que se usan para cada tonelada de sólido se recicla aproximadamen el 90%. u La separación magnética de alta intensidad en húmedo tiene ~e
mayor uso en la concentración de menas de hierro de bajo grado;0
contienen hematita, donde frecuentemente sustituye a los m~t h
d_e flotación , aunque la tendencia hacia la separación magné~OS sido lenta. en N_~rteamérica. principalmente debido a los ele~ 7 cos:os d~ , 1nvers1on d~ tales separadores. Se demostró ~ue e l , de invers1on de un equipo de flotación para la concentración de débilmente magnéticas es alrededor del 20°lo del costo de i
. separadores 7nag11e llCOS 437
l-'igura l ::S.15 Separador J one.s tratando mena de hematita en Brasi1
de separador Jones, aunque los costos de operación de la flotaci ón son . casi tres \'eces más altos. El costo total depende de los té1·1ninos para la despreciación del capital; sobre 1O años o más, el separador magnético de alta intensidad resulta el proceso más atractivo. Los costos adicionales para el tratamiento del agua elevan el costo total de una planta de flotación. La aplicación más importante de la separación magnética de alta intensidad en húmedo en la actualidad se encaentra en la planta de la Companhia Vale de Rio Doce en ltabira , Brasil, donde 1 los separadores J ones se usan para tratar 120 t h- de mena de hema58 tita especular a menos de 150 µm (figura 13.15). Se produjeron otros diseños de separadores h~m~dos _d~ alta intens1"d d l r· 13 16 se presenta una maquina t1p1ca de a y en a 1gura · · · L d E CUat ¡ mpañ ía Box1nag-Rap10 t . n este co . t de ''barras en forma . ro polos, fabricada por , ·on un co11J u 11 o dlSeno 1os oastid ores de P 1aca !S • • 1 4e cuña'' d . ·dable magnético s1m1lar al q u\~ se usa en e e acero inox1 ·hado fino (figura 13. l 7). , ara la recuperación de hema1 . Además de aplicarse en gran ese~~ p sidad actualmente se utilizan • los separadores húmedos de a~ta in en do Ja eliminación de impureuna amplia gama de trabajos, includyenasiterita la extracción de Ja , trados e e ' , . , . ~ de inipurezas n1agnet1cas rnagneticas de los concen nctita fina de los asbestos, scparac1on
ª
438
Separación magnética Y de alta tensión
Figura 13.16 Separador magnético húmedo rápido de alta i..Tltensidad tipo HW
de los concentrados de scheelita, purificación de talco, la recuperación de wolframita y de minerales portadores de molibdeno no sulfuroso de las colas de flotación, el tratamiento de menas de t1ranio Y de mineral pesado en las arenas de playa. Un campo potencial de aplicación está en la extracció11 de azLifr~
del carbón, aunque se limita porque solamente alrededor d~ '.ª. rn~ tad del azufre ocurre como pirita, ya qt1e ésta tiene una suscept1b1l1da magnética extremadame11te baja, que la hace difícil de rect1perar. aun 11 en máquinas de 20 kG. Otra área de aplicación potencialmente n t Y grande se encuentra en la purificación de agua y otros líquidos por 9
filtración magnética.
º'
1
14
para 1 r ·
11i
~11t.~ ti<· , s
439
Fiaura 13. l 7 Set'ción a tra\·és de un e111parrillado de separación rápida.
En la tabla 13.1 Jparece t111~1 li~ ta Lic 111i11eralcs qt1e normalmer1te ·con idera11 t'L·rro111~1g.11~ticos o par~1111ag11(\ticos )' scfiala la escala ·mada de i11tL't1siLiad 111ag110tic~1 11ccc ~lria p:ira extraerlas eJ1 los 12 paradores 111agnéticos l1(1111cLios Lic ~1lt~1 i11tc11si liad . Lo eparadorcs hasta aquí descritos producen ca1npos 1nagnéticos alta inten idad por medio de circuitos n1agnéticos convencionales. na bobina electromagnética proporciona la fuerza magnetomotriz -el conductor del flujo magnético es un hierro que se comporta de ra similar a un cobre conductor de electricidad. El campo de traencuentra en Jos espacios de aire dentro del circuito mag·co· el uso de circuito de hierro pennite intensidades de ca1npo espacios de aire hasta de 20 kG que se proJu.cen con un conen rgía mínimo, conforme las líneas de ílu10 se con~entran • d ·r dens"i·ctades Lle fltlJO que son s1~111pre ro para .pro uc1 . .d d que la ¡ 11 t~ 1 1s1d~t(l d~ ca111po que se yor 1ntens1 a . de este tipo de c1rct11to . . es que el voLa desven . t aJa ·ha· veces 1nás grande que el volunecesano. es mue ,ar la sep~1 ració11. De este modo los donde tiene 1ug . tens"'J.ll 'tli qt1e t1sa11 c1rLu1to~ · .. · - de · de al ta in 1· 111'11(_)Sl)S ' gné tJCOS \1 l)\.\Sall<) S ~11 rel~t. . d a Sl"' r ,,l> t 11 . . ~
~11 Un gran
c1onal t1cn
capacidad .
3
.
. ,
~epara
dor ¡Juede c<.J11 ter1cr arriba
440
Separació11 magnética y de alta tens·lOn ·
Tabla 13.1 Intensidades magnéticas necesarias para extraer minerales. Int~nsidad
de 200 t, de hierro para transportar el flujo y por consiguiente los costos de inversión e instalación son ex trema dame n te altos. Durante los últimos años se han desarrollado separadores magnéticos de alta graduación , que permiten que la extracción de partículas coloidales débilmente paramagnéticas de un fluido que se mueva a 13 través del separador. Consisten de una matriz de lana de alambre ferromagnético, que ocupa del 5 al 103 del espacio magnetizado por un campo magnético uniforme, a manera de alcanzar gradientes de 1 14 campo magnético hasta de 1 kG µm- . La matriz se mantiene de11tro de una canastilla a la que se alimenta el Jodo (figura 13.18). A medida que se captan las partículas se reduce la habilidad de la matriz para ex traerlas. El campo magnético se puede cambiar periódicamente y la matriz se lava con agua para extraer el material capturado.
.
de
·La ventaja principal de tales separadores es una menor relación lo5 volumen de hierro a volumen de trabajo si se les compara con
Slparadores magnéticos 441 •
Matriz de •
virutas de acer,o
Pared del bote
Vista desde arriba Salida de la pasta aguada
.
Acero magnético
...•••••• _..__ !!: .,··· 1
~=::;:;;:;
Energía eléctrica
~ ,,, ~-
Bote
Entrada de la pasta aguada ~
Sección vista lateralmente a través del imán
Figura 13.18 Separador magnético de alto gracl1ente.
teparadores convencionales y de ese modo. el separador tendrá menor :so en relación a su capacidad. Las desventajas incluyen la necesidad una gran cantidad de alambre de cobre o aluminio y un consumo de ::iía relativamente alt~. Se usa~ prin~i~almente en la industr~a del ín, para extraer part1culas m1croscop1cas que contengan hierro. OS separadores grandes. con la matriz ferromagnética con tenida Qmastillas de aproximadamente 2 m de diámetro se usan comercialte en los EE.UU. y en Cornwall. Inglaterra. Estos ?peran con de alredes de 20 kG desarrollados con una entrada de potencia 1 SO kW y su capacidad varía entre 1Oy80 t h- dependiendo de
d final de la arcilla deseada.
superconductivos IS aleaciones
•
. dad de
00
presentar resistencia dament~ baJ·as U11
tienen la propie t ras ex tre 1na
ente eléctrica a tempera u
"
·
Se¡Jaral·ión 1nag11ética y de alta tens . ion
442
CJCt11plo es la aleació11 11iobjo-tantaJio a 4.2 .K, la te m.p eratttra del 11clio líqt1ido. Una vez que L111a corrie11te co 1~1 1 enLa ª_fluir ~ través de u11a bobi11a l1ecl1a de t111 rna tcrial st1perco11dL1ct1vo, co i1tinuara fluyendo si11 esta1· co11ectada a una fuente de energía Y la bobina realmente se cor1viertc en t111 mag11cto perma11e11tc. Los r11agnctos superconductivos producen ca1npos 111ag11éticos u11iforines Y ex tre1nadan1e n te in tensos, 1 l1asta de I 50 kG, con gradientes de 7000 G cm - o más. Actuaimen. te SL' trab,1-ia 111ucl10 p<11·a dcs~1rrollar tt11 separad o r mag11é tico práctico de alta inte11siclad st1r)erco11ductiva. Se constru yó Y probó un modelo piloto a esc~1la y el t'(}t1ipo t1ue lo (il'Sarro lló co11fía en que se pueden 1 alcanzar capacidél<.ies de hasta 100 t 11- en una máquina comercia1.1s Falta ver i el baj<) <.:011sL11110 d~ cr1crgía eléc tr ica de un se paradorsuperco11ductivo co1npe11sará el costo de inve1·sión y el ele reabastecimiento 3 de refrigera11te cJ l1idrógeno helio o nitróge11 0 líqt1ido.
SEPARACIO
1
DE ALTA TENS ION
-
La scpa1·ación er1 alta tensión ut iliz¿1 la clifere11cia en la condu~t1· vidad ~léct rica entre los varios 1ni11erales er1 la nlirnc r1tación de mena con10 casi todos Jos mincra]es p1·esen tan alguna diferencia en la con· ductividad ~este tipo ele separación i·e present a e l método de concentra· ció11 univcr al. Si11 cr11bargo, c11 1<1 ¡) rác tic,1 tic11 c u11a aplicac1on bastante lirnitada y se us¿1 111ás J)aJ·<1 c ¡1é1 1·~1r algur1 os 111incrales (1ue e e11ct1c11trar1 en a1·e11as J)CSa<.las ele ¡1laya <) en J) lact:re de los ríos. El l1ecl10 de que la ali1ner1l<1ci6 11 dcb~l cst <1r pcrfectarne 11tc seca impone li111itacio11es sobre el J)r()Cc,Sc), J)ero tj e 11 e l~t 111 isina gran desventa c1ue lo se¡)a1·adorc. 111agt1é tjcos secC)S Ltt1<1 c¡1¡)ac:itlacl n1 uy pequef\a P · ra el 111ateri<1l f'i r1r1111l: ntt) cljviciid o. 1: r1 Ltn ét oiJe 1·,1c 1()rl más eficiente. la ~1li111e11l~1ció11 cl ~l)e sc1· en un <:1 ca 1),1 el e Lln~1 11 ,1rtícula ele profundidad lo ct1al rcs lri 11ge .eve ran1e 11tc la IJroclLt cciói1 si éstéis iiiiden, por ej~n p l<) 7 5 µ 111.
l~os J~i·i r11e ros p1·c>c.:csos de SC }) étra c i() Jl 111i11cral c¡L1e utilizaron alt volt aj e ·v11 tL1 «:1lr11L;r1t c f'L1 cJ·o r1 lo~ vertlaclcros prol:esos clectrostaU'º (!~e e111¡) lea ro 11 c~11111)os ca rgacl(J. C<.>tl i1 o c(J f~ltiio ele corriente o siJ1 1 Si n enibargo la eparació n d1:: alt a t e n ~ión a¡;rovecha una veJ.oC•d
de de ca1·ga c léctr ic~t co 1111)~11·~1liva111e 11t ú altél y t=n la qut! el flpjO e1ee t ro 11t' y 1a j 1 11 · ,, · , , · . , < i z ,1 c 1<) 11 gc.1se< 1 .. ~1 l1t! r1 e11 r11ay()f i1npclrtanc1a. La atra cc·it>n el \ l
de
.. . Ita te1?s1 o n 443
ql1e tail.' . . art íct1lJ .. ..o 11 l "\ t J :l l ,. t . . t '"' 11 a t 1~1 s e e a sLl l) e 1· t 1e 1e ( ~ ~ión l~a "'la l _ l _ trodo · Los 111a t t'1·i~1 lt"s (1 llt' t il'I1dL' 11 a Cé1rg<1r sc una olar1dad d tint.dJ S\? pt1edt'11 Sl"11arar t111t) ticl <.)t1·0 a¡)f<.)vccl1a11tlo 11 efe t d l ta11u 11to a P ..·Jr de t1tl~ ~t1~ co11tit1ctiv idaor L111 rrodo 011 "arga po:iti\·a. La sepa1·ació11 electrostática i)t1ra es ti, ament ~ inefi(iente, at111 co11 111i11eral 111t1y li111pio y es scnsitiv
'1
'ª
.,
t 3.19 Separador c arpco
de alta tens1on
•
de lal1orator10.
Separación magnética Y de alta tensiótz
444
sión que aprovecha en alto grado el efecto de fijado en combinación con algún efecto de levantamiento. La figura 13.20 presenta el diagrama del principio de separación. La mezcla de minerales de mena, de susceptibilidades variables a11te la carga superficial, se alimenta a un tambor rotatorio hecho de acero dulce o de algún otro material conductor que se conecta a tierra a través de un cojinete de soporte. Un montaje del electrodo comprende un tubo de bronce frente al que se apoya cierta cantidad de alambre fino, atraviesa la longitud completa del rodillo y cuenta co11 un su1ninistro de corriente directa perfectamente rectificada de hasta 50 k V, por lo general de polaridad negativa. El voltaje suminis· trado al montaje debe ser tal que tenga lugar la ionización del ajre. Frecuenten1ente ésta se aprecia como una descarga en corona visible. El arqueado entre el electrodo y el rodillo se debe evitar ya que esto destruye la ionización. Cuando ésta ocurre, los minerales rccibe11 una descarga de electricidad en forma de rocío la que proporciona a los malos conductores una alta carga de superficie, lo que permite que el rotor superficial Los atraiga y fije. Las partículas de conductividad relativamente alta no se cargan con tanta rapidez ya que la carga se disipa rápidamente a través de las partículas hacia el rotor a tierra. Cuando estas partículas de mayor conductividad dejan el rotor, siguen un recorrido, aproximado al que tomarían si no existiera un efecto de carga. El n1ontaje de electrodo está diseñado para crear una descarga ~uy densa de alto voltaje. El alambre fino del montaje está colocado JUnt~ al .electrodo de gran diá1netro, paralelo a éste y está mecánica Y electncamente en contacto con él. Este alambre fino tiende a descargar rápidamente, mientras que el tubo grande cuenta con u11 campo denso y corto sin descargar. Esta combinación crea un modelo
Alimentación
~ Ensamble del eh~ctrodo Rodillo a tierra
--
• ••
\
No conductores
Figura 13.20 Pr1ncip
d 1
Conductores
io e a separación de alta tensión.
,.ación de alta tensión
SePª''
445
e descarga 1nuy t't1erte que se ''transmite'' . . , . . d en una drrecc1on def1n1da t ra en un arco muy est conccr1 h El y se , rec o. efecto sobre los minerales · · 1mente a qlie pasa11 a traves del rayo es muy fuerte y se de be pr1nc1pa tos iones gaseosos que se crean debido al gradiente de alto voltaje en el campo de la corona. Una co1nbi11ació11 de los efectos de fijado y levantado se pueden crear al usar un electrodo estático bastante grande para impedir la descarga de co1·ona Y que siga al electrodo iónico, se crea una combinación en los efectos de fijado Y levantado. Este electrodo electrostático atrae las partículas conductoras que arroja el rotor y el proceso compuesto origina una separación muy amplia y distinta entre partículas conductoras y no conductoras. La tabla 13. 2 presenta los minerales típicos que el rotor fija o arroja dura11te la separación de alta tensión. Para procesar una amplia gama de tales minerales, se ajustan rápidamente todos los parámetros que influye11 en la separación mientras el separador esté funcionando. &tas variables incluyen la velocidad del rodillo, la posición del alambre del electrodo con respecto al tubo del electrodo, la posición del montaje del electrodo con respecto al rodillo, variación del voltaje Y polaridad de la corriente directa, posición de la placa del separador, velocidad Y calentamiento de la alimentación. Este último es importante, puesto
Tabla 13.2 Comportamiento característico de los minerales en los separadores ele alta tensión. Mi11erales fijados al r<>tor
Apatita Hari ta Calcita Cortan
Turmalina Zirc6n
ft.fi11era/es arrvjadvs dt!l roror
c·asitcrita (' ro111i ta l)1a1nante e; ale na Oro lle1natita
llmenita Li111t>nit.1 Magnetita (>irita
Rutilo t::sfale rita (.'stibnita Tantulita
Wolframita
Separación 1nagnética y de alta ten"·,
446
"'ºn
que en general se obtienen buenos resultados sólo con material mu seco. Esto es particularmente difícil en las regiones de alta humedad. No es frecuente que u11 solo paso enriquezca lo suficientemente un mena y la figura 13.21 muestra un diagrama de flujo típico, dond las partículas que caen son desviadas hacia los juegos de rodillos)' electrodos inferiores hasta que se presenta la separación necesaria. Los separadores de alta tensión opera11 sobre alimentaciones que contienen pa1·tículas ent1·e 60 y 500 µm , d e diámet1·c. El tamaño de la partícula influye en el comportamiento de la separación ya que las cargas de superficie sobre u11 grano grueso son más bajas en relación a su masa que sobre un grano fino. De este modo, la superficie del rodillo arroja con más rapidez un grano grueso y muchas veces Ja fracción conductora con tiene t1na pequeña proporción de no conduc-
. ''' r"·-t .... ' ' ' • ..l.·_,.
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...., Tolva de ·.....' ·>' ' l ..,..' ~ l .1, Mandil ~).~;: ._ materia alimentador '' prima vibratorio Rodillo picador
Figura 13.21 f)isposición de los separadores en la práctica.
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Placa oe a11mentac16n
Placa
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+ Electrodo
Electrodo --- Cribadora
,-
Partidor
Conductor impulsor
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..... C),
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NC ( b) NC Figura 13.22a) Separador electrostático de placa. b) Separador electrostático de criba
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iacf/Jn d'' lllta t
1
11 .' íf;,,1 44~
•
de placa con dos arranques Y diez electrodos.
'2'Si
en 18 illl••nutibn hasta nW del 90% el
y
en el plllltd• si es necesario, los •· concentrado por
Separaciótz magnética Y de alta tens·· l01¡
450
Tabla 13.3 Minerales característicos de arena de playa. ,
.
Mag11et1cos
Magnctita-T Il1nenita- T Granatc - P Monazita-P
.
,
No magnetzcos Rutilo - T Zircón - P Ct1arzo - P
. d o de la superficie del separad o r de T = arroja . , alta ten s1or1. p fijado a la superficie del separad or de al ta
=
. , tens1on.
J I 1 1J.. .. ,. ...... ,
.,
Figura 13.24 Minado de arena de playa y planta de pre-concentrac1on.
gravedad se transfiere d espués al sitio del concentrador per1nanente pa· ra un enriquecimiento adicional media11te 11na co1nbinación de separac ión d e alta tensió11 y magnética (figura 13.25). i'f Los separadores de tambor de baja intensidad eliminan cualqllr~s magnetita presente en la alimentación, después que los sePai:3do nt magnéticos hún1edos de alta intensidad separan la monazita YlailJtl~la ta del sirconio y rutilo. La separación de alta tensión para prodUCq~' algunas veces se lleva a cabo u11a limpieza adicional 1ned1a11te se
S<'Parol·ió11 lle alta tensió 11 451 Alimentación h . u meda
t
Pre e once ntrador por gravedad
Cuarzo Granate
S~para c 16n
magnética humeda de ba1a intensidad No ma gnét ico Zircón Rut ilo
-
Magnetita
t
;~paración
magnética Magnético umeda de alta - - - --11men1ta intensidad Monac1ta
t Sec ad o -
-
-
-
Sep aración por alta 1ntens1dad
Repelido Rutilo
t Separación por .._,.-Secado alta 1ntens1dad
Atraído Repelido Z1rcón
llmenit a
Atraído Monaz1t a
Figura 13.25 Diagrama típico de tratamiento de arena de playa.
res electrostáticos. Por ejemplo, se usan separadores elec trostáticos d e criba para lim pia1· los concent1·ados de monazita y zi1·cón, eliminando las partículas conductoras finas de estas fracciones. De manera similar, Jos separadores electrostáticos de placa se usan para rechazar las partículas no conductoras gruesas de los concentrados de iln1enita Y rutil o. Los separadores magnéticos generalmente se t1tilizan para mejorar las menas de 11ierro de bajo grado y es muy frecuente que la separación húmeda de alta intensidad reemplace la flotación de hema tita. En la mina Scully de las minas Wabush se usa una combinación de separación de alta tensión y magnética , la cual es el suministro más grande de , 16 La . mena de hiei·i·o a la industria del acero en Canada. mena contiene alredcd d (]'1 F un esquisto de n1agnetita-hematita espect1lar or e1 3 5 ' º e, es . , de , d 1 tn·turación y n1ol1c11da a11 togena 1lasta cuarzo y despues e a . _ . b neos de los co11cent1·ado1·es de espiral 1 mm se alimenta a 1os a . p. . ' . ,, 6) EJ co centrado de los esp1ra11 13 nmar1os y limpiadores (figura .... . e con rodillo de alta les se fil li · en separadores arpeo I tra, seca Y mpia posteriormente se tratan te ns·ion. . L as colas d e esp1r · al se espesan Y b para eliminar la n1ag11eti ta con separadores n1agnéticos de tam ° r s híiinedos de alta intensiresid ua 1, seguida por 1os sep aradores 1ont'ta e re a ente. Los concer1111 11 dad, los cuales ex traen cualquier 11ema 1 ~zcla11 co11 el producto de 111 1 trados magnéticos se clasifica11, seca• Y e •
t Concentrado por gravedad Magnetita Relaves t t Secadores Partidor Jones Hematita t Separadores t 4
alta-tensión
Silicatos
Colas finales
Minerales de hierro ..
Almacenaje del concentrado
Figura 13.26 Diagrama de flujo de un concentrador Soully.
alta tensión, para dar un concentrado final de casi 66o/o Fe. Es preferí· ble que la limpieza de las colas que se obtienen por gravedad se haga por medios magnéticos ya que las cantidades relativamente pequeñas de concentrado magnético se tratan con la masa de material que nose ve afectado por el campo magnético. De modo similar, en el tratamien· to de alta tensión del concentrado de gravedad el material relativa· mente pequeño se fija al rotor; los minerales de hierro no se modifican por el campo iónico.
REFERENCIAS l. Qtiantities, Unirs, and Symbols, Royal Society (Symbols Committee ). Report (1971). 2. Palasvirta. O. E., y Andreachi, J. R., High intensity magnetic separation of ir011 ores. Proc. 23rd An1zual Mining Sy111posiu11z , 3 7, Dttlu tl1, Minn., 1962. . Is. 3. La\\'vcr, J. f:. Y Hopstock, D.M., Wet 1nagnetic separation of \\'eakly magneticnúlleza Mi11erals Sl·i. E11g11g, 6 , 154 ( 1974). 4 · f-ludson, S. B., Tf1e Gill higl1 intensity \\·et 111agnetic se1Jarator, Pro(.'. Vlllth lttt. Jliti. Proc. Co11g., paper B-6, Leningrado, l 96 8. 5. Bartnick, J.~., Y Stone, W. J. D., Capital and opcrating costs ot"theJoneshJPfll-1) \vet 1nagnct1c separa tor ' Proc·. 33r d A 1111i'al A,11n111g · · · n ......-... . St11npvszL1"'' 26, .,,-..PllP'
1972
V:·
6· ~enz~. 1... , Y Zabel, H., Dressing of fcebly rnagnetic iron ores ~·ith thc ~~·Jr int~ns1ty wet n1agnet1c sc1Jarator' A t'Jbtreit-Tec·J1, 13, 14 2 (mayo 1973). 7. Whitc, L., S\\ ed ish sy1n¡Josiun1 ot'fcrs iron ore industry an overview of develop111ents, l!,"'11gng Jtyfi11. J. 179, 71 (abril 197 8).
l':lrt ~t' t1l : 1 ~ lit' tllL' 11~1 ¡)<.)l' SL\¡1¡1r¡t(I(> y rL'cl1<1z¡1r J¡1 s J)4lrt íc t1l ~1 s que 11 0 gar:l 11 t lz:l l l L' l t 1·: l t ~ l 1l l i L' 1l t <.) l) <.) st L' 1· i() r . l,,:1 t· l ·1~ it .iL·~1ci()11 111,111t1¡1l )1¡1 dccli11¡1tlo c 11 i111p ort¡111ci¡1 debi-
do :1 1:1
11' 't'si l~t
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tic 111 c 11<1s ele b<1jo
gra(iO
\11tl¡1 L'xtre111¡1cl¡1111cr1tc f'i11<1. Si11 c 111bar~o, e11
111t1-
ct1,1s 111111 :~s ~1t1r1 sL' 1) 1· 41 ctic 41 ¡1lgt'111 ti11(> clL' SL'lccció11111a11t1<1l, <1t1r1qt1e sólo Sl' cli111inl'll grandl's piezas de rnadl'ra, hil'rro vagabundo o dina111ita si11 L'\l)Jl t~lr lll\ 141111c11~l l)tle s¡tlL' tic la 111i114t. A fina k:s dL' t 940 se produjo l' 1 pri1ncr cqui~o clcclrón~co. para clas ·i· ·, ' ti apt ·, •• 1L·i()tl est¡í 111L'(l14111¡1111c11tc 11rn1t¡1tl¡1 ) 1 1 1l \.ll' lllL'll~lS y ~llll1(lllC S "''" ' . . ,\ , , pro ''''sar11 ¡011 tl> de ciertos 111111cr¡1l~s. 1
" L1r1a tL'L'tliL· ~1i 1111)()J·ta11te11ara
"~ -
t;
CLASIFICA IÓN MECANIZADA liber,1d~1 ~· t111 t~1E s J)O iblc cua11d<.) f¡t r11c11 a ~ ' te 01 ,ís gr¡tr1de:\ tlv 1O 111111. maño 111ut 1r111a1nentc ge 11 crctltn en f"', . . . 0 grucs , . tiila profun(lid,1d 1s1c~1 1 t ·1 · \rc11c1a eri 1 los scparall<>rcs L'Valúitll Ja ( t; , ' • afi·1 I ~' llll (\J}~lf¡tt(> 111~c;íe ·r· , 1 . e11v1¡111 u11a S\; p c1 tea l' 11 tre (¡1s ¡Jart1cLt a~ Y , . ó1111·c·1r11c11te \st ·1 0c(> t1 l
l
4SS
Clasificació n de nzei1as
456
nico o electró11ico, que elimina las partículas valiosas de la corriente de la mena. Por consiguiente, es indispensable que la diferencia en la propiedad física requerida sea clara entre los distintos minerales valiosos y la ganga. Las superficies de las partículas deben estar completamente lavadas antes de la selección de manera que no se confunda la señal y como no es práctico intentar alimentar a una sola máquina tama11.os de roca distintos, la alimentación debe pasar por una clasificación preliminar por tamaños. La mena se debe alimentar en una monocapa a medida que se efectúa el despliegue de las partículas individuales ha· cia el aparato de separación. Existen muchas características de la partícula que actualmente se usan para activar el aparato se nsor. La selecció n fotonzétrica es la forma mecanizada de apartado manual, en la cual la mena se divide en componentes de diferente valor por examen visual. La base de la selección fotométrica (figura 14 .1) es una fuente de luz láser y el fotomultiplicador sensitivo, que se usan en un sistema de barrido para detectar la luz reflejada desde la superficie de las rocas que pasan a través de la zona de apartado. El circuito electrónico analiza la señal del fotomultiplicador, la cual cambia con la intensi· dad de la luz reflejada y produce señales de control que activan las válvulas apropiadas de un apara to de rechazo del soplo de aire para
Alimentación
o Alimentador vibratorio
Ban( 3
Partidor transportadora ·del producto
l)
/
Ojo eléctrico •
o
•
o
o • ..... o
••• • ~
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Electrónica
/ Aire comprimido .
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Eyector
Figura 14.l Selección fotométrica.
,
~·
o
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•
• •
b
,Pr~ sepa
.1.,. ·al·ió 11 n2 eca11a ada c1as1 (.
45¡
uitar cie1·tas partículas seleccionad
.
~s. El
separador es con1pletamente aª~t~e~i~nte el procc o de análid ~atico Y pt1ede er ate11dido r u11 solo operador sobre una b po ase e t1e1npop · 1 L ... .arcia · a producc1011 , ·ca por n1áquina varía de so t h - 1 upi ¡ t 100 t h -1 ·para una alunentación de - os + 30 rn1n y ias a para un material de - l "O+ 70 Probablemente la máquina Sortex MP d G .. 111111 · 80 - a el primer separador lle e . i , e t1nson (11gt1ra 14.2) ~e . . .q mplea tcc11olog1a de 1n1cro¡1roccsador 1 El separador maneJa minerales dentro del tainaiio d" _1so . 10 ', 111 n1 a . . , d d 1 ,e1ocida es e a 1m en tac1on de has ta 15o t 11-1 • EJ mineral e vibra desde la t l , d · • o \ ra t\ co11111\?n "i.ll't611 )Obr~ t111~1 banda continua de 0.8 m de ancho que viaja a 2 .1 111~ 1 para formar ur1a monocapa ele partícula .. cs1)a i<1cla"' t1l azar qu "'C 111t1e\ en ¡1 la misma velocidad. La alin1cnt<1ción se arroja e11 el ext1·er110 de la b~111da y pasa a través de la zona de i11s¡1 ció11 1~1 lJaJ e ~tá ilt1111i11ali~1 b1·i1Janteme11te }Jo1· lá1111 aras
1
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ll 1,,g ·110. 1t1otc:>1 ll'
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ít"il1..'_ia11l"''"1..i . . l~l ltlZ. t~· 1i!'L"I ll' ~t'i)~11·~1 tiL'1-
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,,. k·.-,: 101 1 ·h.· · t rl' 11i,·:i t i1.' lit' u 11 ;n uv i1n porcant en 11 1.. i ' 1..i in r11 ~1 1 1t , , L . t ~ .. · , ~' \. ~. ,t~ 111 'flJs '- l' l 1t~l111u11tc · son prec0 ''
;ri·cación 1necanizada
c1asl¡
1
459
das por separación de medio pesado (SMP Je los d1a1na11tes ya sea por clasifica . , ) antes de la recuperación , c1on elcctró . ~ . orasa (capitulo 12) o una combinac·, d nica. mesa cubierta d\.. :: . d ion e los dos E 1 la 111 esa cu b1erta e grasa no se puede usar · n .ª gunos casos. superficial sobre los diamantes estos 'ya q:ie debid o a una capa , · ' no se adhieren a la ~as E i apartado e1ectron1co se aprovecha el hecllo de u . -=: ª· n e iden fluorescencia bajo Jos ra 0 X q e los .diamantes de P · . Y s · La flt1orescenc1a es detectada or un fotom ult1pl1cador el cual inicia ele t , · P . .' e ron1camen te ttn chorro de arre para apartar el d1a1nante de la corriente P · ·, al s El . . r1nc1p . apartado prodL1~e pr1~c1pal1nente un enriquecin1 ie 11 to de la nlena de diamante de varios miles a tino y, siendo auton1ática, opera con mu\, noca supervisión, a timen tan do así la segt1ridad. Su t1 so no se I1a een~r~liza do. sin en1 bargo, ya que algunos dia1nan tes 110 despider1 flt1~re ce11cia rápidam ente~ e n tales casos se deben i11corporar las mesa tradicionales cubiertas de grasa. Los clas11 icadores electró11icos se t1tiliza11 ~1ara tratar 1n~11a - de ·1ranio.6 El uranio es un fuerte emisor de rayos gamma. lo cuales se jetecta11 rápidamente con un detector de ci11 tilación co111ercial l\ al (Th) colocado 11asta 25 mm de la superficie de la roc3. La bandJ de 1 clasificación (figura 14.3) viaja a 1 ms- y cualqt1ier n1a terial radia . ._ tivo se desvía 1nediante u 11 chorro de aire co1111-1ri111ido. i se htier1~ la ct1e 11 ta gan1111 a sobre una roca y se co111pc11s~111la111 e11a cie la .rocJ ~ ta geometría del sistema de coi1teo. e 11 to11ccs la ct1L'11ta ga111111 .1st·111terpr ta en ténninos de grado de uranio de la roca . La selección . <' r.:-.~liza rechazando cualquier pieza de n1cna que parcL_ca _1e_1~er tlll .!c-'T..iuo d,e ur • d d arte L·is 1 1 1 ~1qt1111a t t ..111 Li1~~"'0111b.'-= an10 1nenor q uc el gra o e e · '.. "' -o "e . , d ~O I 50 111111 ~, para -· - ~ i11n1 ..... para ta1na11os. ele alimentac1011 e ~ - ~ S A 1 ·r 1·a ¡·1·1 , eJ11 a da'" us · · -' Africa de 1 tir . t ~ ' · · an para selecc1011ar ura1110 eii C· . i·'1 ~c¡)~11. 3 ¡1~11·t1(t1l ..i. ~11 111 separador de 1nc11a RTZ e11 CerleX. ' ª( ' ·-, ~1 ¡1 -1 1 El 11·0111tdio 1 o · 11111l l1ast~1 a escala de tamaño de 25-16 y se espera qu, el separ or 308 ~e mena 1ninada contiene O. J8% U 0 . . rechazando alr d, dor d 03 8 Ulcrementará el grado 11asta 0.3% 403 de la ali111entación. ,., l' tt ~.3 ¡J ar las ~J "'i 11 'ó de r1ct1tro11 ~ ~ .. La separació11 ~1or absorct n , ,ada por 1111a ba11da tran de minerales · s L e 11 ·1 es t' 111 re g l , tl de boro. a 111 ' .. tro111.;'"' )' t111 d('t "l r' Po l ,11ta de rie tt ~ .. r 1 11 . , d ,1 f'lt1jo lll' r1 ~11 ti· ' ~ ~ nadara entre t111a fuente t: tr6nico d . ·1 . , La atent1ac1011 ~ d ' d, ~le,1nr n '.Hl) el ... e c111t1 ac1on. conto 111e 10 t ' ""·tículas de n1ena se detecta y usa la escala de ta111,1ñ d~ -=' lrtado. El tnétodo es más aplicable en L
!"\
11
10
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Unidad de vidrio
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Distribuidor del chorro
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Depósito de alimentación y alimentadores vibratorios
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_ Pantallas externas
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Figura 14.3 Sistema de selección radiométrica basado en la emisión de rayos gamma.
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~
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~
~
~ti'coció11 111 e can iza tia
c1asl1
461
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/
1
desviador guia
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Banda guia •
Oesviador guia
,/
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/
/ ----...---
Seosor de luz
/
G
Canal Ylb!alorso de alrmen1ac10.1 0 Sto g1r 8l0f10 1500 mm d
-
I
/ Evector de aire para detrec1ar partrculas '
;---·..o:it..-.
-
-----
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5*1 de
ttchlzado1 -
1
Electr6nitos
Corr111111 aceptad•
dor por co
Figura 14.4 Principio del separa
selec 1iiS
ndl.&Ctividad .
462
Clasificació1z de ,,,enal no
chorro de aire comprimido cuando la partícula pasa en el frente d la boquilla del expulsor. La capacidad es de 25 t h - t . e Se ha desarrollado equipo para clasificar las menas de asbesto. to La técnica de detección se basa e11 la baja conducti\l·idad ténnica de la . 1 s fibras del asbesto y usa un calentamiento sec11enc1a Y exploración infrarroja para detectar las vetas de asbesto. Una máquina similar se 11a i11stalado en la King Island Scheelite en Tasmania donde la scl1ceJita se detecta por su fluorescencia bajo la radiación ultravioleta.
REFERENCIAS 1. Anon., ~licro-proccssor speeds optical sorting of industrial mincrals, Mine & QuorrJ19, 48 (marzo 1980). 2. Anon., Photometric sorting at Mount Carbinc \volfram ite mine, Qucensland, Mi11. Mag 28 (enero 1979). 3. Keys, N. J., y colaboradores, Photometri c sorting of ore on a South African gold mine, Jl S Afri. IN!Ail J'bi1rg 75, 13 (septiembre 1974). 4. Anon., Colour sorter for 1 mm particlcs, Min . J. 25 (1 O enero 1975). 5. A non., NC\\' gcncration of diamond rccovcry 1nachines devclopcd in South Africa. SA Mi11. Eng. J 17 (n1ayo 1971). 6. Goodc. J. R., Rcccnt coarse ore sorting advances, Can. ,\tli11. J. 96, 49 Gunio 1975). 7. Anon., Radiomctric ore sorter, Mi1z. J 463 ( 15 junio 1979). 8. Mokrousov, \ 7• A., Y colaboradores, Ncutron-radiometric processes for ore beneficia· tion, Proc. Xlt/1 l11t. J\·1i11. Proc. Cong., Cagliari, 1249 (197 5). 9. Balint, A., Ore sorting according to clcctrical conductivity, J / S Afr. /MM J 'bz1rx 76, 40 (octubre 1975, número especial). 1O. Collicr, D., Y colaboradores, Ore sortcrs f or asbestos and schcclite, Prc>C. l Oth /11t. M111 Proc. Co11,g., Londres, 1973.
,
C PITULO 15 •
INTRODUCCION
e011
p~1 c~1
exccpcio11es. la mayor parte de los procesos de separación de 111i11crales implican el t1so de cantidades s11stanciales de agua y el conce11t1·<.1do f'inal se separa de la pulpa en la cual la relación agua/ sólidos pt1ede ser alta. El desJgt1ado o separación sólido-1 íqt1ido, produce un concentrado relativame11 te seco para el en1barqt1e. El desaguado parcial también se efect(1a er1 \'arias etapas del tratamiento, para preparar la alimentaeton de los i1rocesos subsecuentes. Los n1étodo de desaguado se clasit1can ampliamente en tres grupos: • #
a) Sed i111e11 tación
b) Fil tració11 e) Secado térn1ico , . . te ctiatido 11ay gran diferencia en · ·, mas ef1c1en La se d1n1en tac1on es , .d E5 te sieinpre es el caso en el 1 1i4ensidad entre el líqt1ido Y el sol ~· .do portador es el ag11a. Sin . . 1 donde e iqu1 . miento de minera es . plica en los procesos J11dro., ~ 1 empre se a Irgo la sedimentac1on n 0 s el 1íqtiido portador es una úrgicos. porque en algunos caso:on densidad aproximada a la ., d 1· . . . , de alto grado . e ix1v1ac1on . ción es necesaria. 161idos. En tales casos. la f1l~ra o de minerales normaJme~te es desaguado en el procesam1ent . La masa de agt1a pr1n1ero , d an ter1ores. binación de los meto os
11
463
464
Desaguado
se separa por sedimentación o espesamiento, lo cual produce una puJp
espesa de tal vez 5 5-653 en peso de sólidos. En esta etapa se PUed: separar 11asta t1n 803 del agua. La filtración de la pulpa espesa produ. ce una torta de filtro l1úmeda de entre 80 Y 90% de sólidos, la cuaJ requiere un secado térmico para obtener un producto final de 953 en peso de sólidos.
SEDIMENT ACION El asentamiento rápido de partículas sólidas dentro de un líquido produce un líquido clarificado que se puede decantar, deja un lodo espeso que en ocasiones requiere un desaguado adicional por filtración. Las velocidades de asentamiento de las partículas dentro de un flu~ do están gobernadas por las leyes de Stokes o de Newton, dependiendo del tamaño de la partícula (capítulo 9). Las partículas muy finas, de sólo algunas micras de diámetro, se asientan con extremada lentitud sólo por gravedad y conviene efectuar una sedimentación centrífuga. Alternativamente, las partículas pueden ser aglomeradas o floculadas, en masas relativamente grandes, llamadas flóculos que se asientan con mayor rapidez.
Coagulación y floculación Hace poco más de 20 aftos la palabra floculan te significaba muY poco para el procesador de minerales. Probablemente se refería más a una sal inorgánica que realmente era un coagulante o por otro lado. a una sustancia polímera que ocurre naturalmente tal como el almidón o goma de guara. En ambos casos la sustancia se usaba como ayuda para el asentamiento. Probablemente hoy en día el término floculante se usaba más para describir los polímeros de alto peso molecular sol~· bles en agua del tipo genéricamente conocido como poliacrilaJJ1J· 1 2 das. ' La coagulación hace que las partículas coloidales extremadamente finas se adl11eran más directamente unas a otras. Todas las particuJaS . f d t . , h ran ejercen uerzas e a racc1on mutuas, conocidas como fuerzas""escal'
der Waals-London, las cuales solamente son efectivas en muy pequeña. Normalmente la adhesión debida a estas
una fu-~
dor de cada part icula que genera tuerzas de repulsión entre cadl
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465
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evit~t11 1~1 C<}agulación de las par1 l '111.ls l'l ( 1lrll~lll Sll :lSl'lll~llllil'lll<> 111anteniénclolas en s\ l . · 11, ,, ll ll ·11t,,, c·stl' 'll'C;t<> l'S 111~is J)ro11t111ciaclo mientras más .l 11 1 11 t 1"·tal !t. l >s C>~1gt1 l¡111 I t:s sc>t1 elcct rólitos que tienen l'll 'st • .a 1.t ,fl' l!as llt1rt Íl~t1l~1s ~ tll' este 111odo neutralizan la 'tl •,t 'll, 11 l' s · ,11~1\ ·1s l l'tl l'I sistt•r11~1. perr11itier1<.lo qtlc las partículas • 1 ' l' ·1 , 11t.l '" 'l \l ) 1 S\.' ~' lltil'r1111 l~(ltll() fl'St1lt¡t(fo ele las fuerzas mole,'\1l.t11·s l .ts ~.ll l'S '''''r~\lrli ·:as st' tlS,lf(lll n1t1clll) tien1po para este pro~\: (,'\, ·,,t1\,\ "''' l\l~ sistt•111,1s 'll'tlt>S(>S lt>s i(>t1cs opL1estos cbn mayor 'tl ·1i '¡,, ¡\·1 1 ·11 ·.•1.'.1s lll>Sitiv,1s, se tls,1111)ri11cip<1ln1c11te las sales que 3+ F j+ . . . ttt, 11 ·~ .1lti1111t''tlll' l·,1rg~1(lt>s. t~1 les co1110 AL , e \ ~ · t ..1 • l \ ·t ,\\.' i"t", st1lt't1ri~t.>. liL'l)t'11tlie11llO cie la carga superfi"'t l l .is. 1, 1111 t, ¡"' 11 l'lll' lll'' 11 Sl' r tlS,l li os i)a ra ca t1sar la coagu-
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466
Desaguado
La coagulación más pronunciada se presenta cuando las Par, tículas tienen carga cero en relación al medio de suspensión, esto ocurre cuando el potencial zeta es cero. La naturaleza del potencial zeta se puede observar en la figura 15 .2, la cua l muestra un modelo 3 4 de la doble capa eléctrica en la superficie de una partícula. • Se ve que la superficie tiene una carga negativa tal, que los iones positivos de la solución serán atraídos a ella f armando una capa límite de iones positivos que se conoce como la capa Stern, así como una capa difusa de iones contrarios cuya concentración disminuye al aumentar la dis· tancia hasta alcanzar la concentración de equilibrio de la solución. Estas capas iónicas próximas a la superficie constituyen la doble capa eléctrica. Cuando una partícula se mueve en el líquido, tiene lugar el corte entre la capa lí1nite que se mueve con la partícula y la capa di· fusa, el potencial en el plano de corte se conoce como el potencial zeta. La magnitud del potencial zeta depende del potencial super· ficial~ la concentración y la carga de los iones contrarios. En general, mientras mayores sean la carga y la concentración de estos iones, tanto Capa doble
--
1
-+
...
Superficie de la particula
1
=-
l
+
-
1 •
....
1 +
+
+
•
+
1
1 t
Capa difusa
-
i'
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1
1
Capa 1 de 1 enlace 1
-
1
1
·-
...
....•
+
1 +
+
1
+
1
+
+
-
t
-
1 1
1
Solución total
1 1 1
1
.1 Potencial
1
eléctrico
Potencial zeta
1 1
1 1
1
1
l Plano de cizalla ___,
1 1
1 1
' Distancia de la superficie ..
Figura 15.2 Doble capa eléctrica.
.,
sedirn e11taczo11
467
rnás bajo será el potencial zeta, aunq . 1 causar la inversión total de la carga 5 ue os iones ?e carga alta pueden de electrólito son críticas. ' por esta razon , las dosis óptimas
La floculación itnplica la f ormac·,
d
ion e aglomerados mucho más abiertos que aque 11 os que resultan de la co 1 ., d agu ac1on y ependen de . las 1nolécu1as d. e reactivo que actúan co mo puentes entre las partículas suspendidas separadas. Los reactivos q f ,, , ue se usan para or_.. . . . rnar los ''puentes son. poli meros orgánicos de cadena larga, que anteriorme11te eran n1ater1ales naturales, tales como el almidón, cola, gelatina y goma de guara, pero actualmente son materiales altamente sintéticos, vagamente llamados polielectrólitos. La mayoría de éstos son de carácter anió nico pero algunos son no-aniónicos y otros catiónicos, pero forman una proporción menor de los productos floculantes de que se disponen comercialmente en la actualidad. Las sales inorgánicas no son capaces de realizar esta función de punteado, pero algunas veces se usan junto con un reactivo orgánico como el medi o más económico de neutralización de carga, aunque frecuentemente un polie6 lectróli to iónico realiza ambas funciones. Las poliacrilamidas, que varían ampliamente en el peso molecular y densidad de carga, se utilizan mucho como floculantes. ~ densida? de carga se refiere al porcentaje de los segmentos de monomeros acr1licos que llevan una carga. Por ejemplo, si el polímero está descargad o, · ·1 del monómero acrílico. Así el éste comprende n segmentos s1m1 ares polímero es un homopolímero-poliacrilamida: NH2 1
e o 1
-CH 2
CH
"
pletamente hidrolizado con Si el monómero acrílico está com tos de acrilato de sodio: un el producto compren~e n segm::nsidad de carga de 1003 : electrólito aniónico, que tiene una
?H,
o-Na + 1
c=--=O 1
-,Cff2--Cff
,,
Desaguado
468
La densidad de carga se puede controlar durante su fabricación entre los límites 0-1003 , para producir una poliacrilamida de carácter aniónico débil o fuerte, dependiendo del grado rle la hidrólisis: CH 2-CH
-CH
1
1
e o
e o
1
1
NH2
X
O
Na-'· }'
Es posible producir los polímeros de carácter catiónico mediante reacciones químicas similares. Como la mayoría de las superficies que se encuentran en la industria de los minerales contienen partículas cargadas negativamente, se puede esperar que los polielectrólitos catiónicos, en los que el catión adsorbe a las partículas, tengan partículas más apropiadas. Aunque esto es cierto para propósitos de neutralización de la carga y la atracción del polímero hacia la superfi· 1 cíe de la partícula, no sucede lo mismo cuando sirve para el ''puenteo ' del floculan te. Para el puenteo, el polímero debe ser fuertemente ad· sorbido y esto se facilita por los grupos químicos que tienen buenas características de adsorción, tales co1no los grupos de amidas. La mayoría de los polielectrólitos disponibles comercialmente son aniónicos, ya que por lo general tienen un peso molecular más alto que los catiónicos y son menos costosos. El modo de acción de la poliacrilamida aniónica depende de un segmento muy grande .de la molécula que es ad sorbido sobre la super· ficie de una partícula, dejando una gran proporción de la molécula libre para ser ad sorbida sobre otra partícula, formando así un enlace molecular real o puente, entre las partículas (figura 15 .3 ). Mi en tras que en la figura 15. 3 solamente se muestra un enlace. en la práctica muchos de tales puentes se f or1~nan entre las partículas cuando enlazan varias. Los factores que influyen sobre el grado de floculación son la eficiencia o resistencia de adsorción del polunero 1 sobre la superficie, el grado ·de agitación duran te la floculación Y agitación subsecuente, la cual puede ocasionar la descon1posici6n Je los grumos 7 , 8
ª
El efecto máximo de un floculan te se alcanza a una velocidad óPtima de dosit'icación, el exceso de po] ímero causa la dispersió11 d~ las partículas por la descomposición del grumo. Debido a la nato" leza frágil de los grumos, los agentes de tloculación no son efacifllltef
.,
sedirne11taczon 469
+ -
=~- +
+
Partícula
+
+
+
+
+
- -
+
+ M olécula del polímetro
Figura 15.3 Acción de u n polielectrólito . anión ICO. . • Solución floculante
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(72
,,
--·j
•
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,, w //,
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S6'
Pulpa turbulenta
Figura 15.4 Método característico de adición de f1oculante.
bu los hic· lroc1clones, m1e~tr~s que co~ las centrífugas sólo se alcanzan en · . a ~nos. resulta dos con tecn1cas especiales para una escala limita da de plicac1ones. Aun el bombeo de lodo floculado puede destruir los grumos debido a la ruptura de las moléculas de cadena larga. Los policlcctrólitos normalmente se hacen para surtir soluciones de 0.5-1.0%, las cuales se diluyen hasta casi O.O1% antes de agregarlas 1 pulpa. La solución diluida se agrega en bastantes puntos de la cornente para asegurar su contacto con cada porción del sistema. Para este propósito (figura 15.4 ), frecuentemente se usa un tubo rociador. t:n los puntos de adición se requiere una agitación moderada y después, un auxiliar en la dispersión del floculante en la cornente Proceso S d b .d d de no agi·tar vigorosamente despues
ª.ª
d~I
· e e e tener cu1 a o qUe los grumos se forman.
flocula c1on ·, selectiva
E
.
t diseminadas muchas veces lt n el tratamiento de menas fmamen e 1 cuales no responden Prod r· as o lamas, as ucen partículas ultra 111
470
Desaguado
adecuad amen te a las técnicas de separación convencional Y con fre . cuencia se pierden en las colas del proceso. Se espera que en el fu tura la técnica de la floculación selectiva de los minerales deseados en la pulpa, seguida por la separación de los agregados del material disperso, sea importante~ aunque en la actualidad las aplicaciones de planta son raras. 9 Aunque se han hecho intentos para aplicar la floculación selectiva a una amplia gama de tipos de mena, la mayor parre del trabajo se ha dirigido a buscar un tratamiento para las arcillas, hierro, fosfato y menas de potasa. Un requisito previo para el proceso es que la mezcla mineral se debe dispersar uniformemente antes de añadirle un polímero de alto peso molecular, el cual se adsorbe selectivamente sobre uno solo de los constituyen tes de la mezcla. La eliminación de los grumos de un componente de la dispersión sigue a la floculación selectiva. La mayor parte del trabajo sobre la floculación selectiva se relaciona con el tratamiento de las taconitas oxidadas no-magnéticas de grano fino, lo que ha permitido el desarrollo de la operación de l O millones de toneladas por año de la Cleveland Cliffs Iron Company en los Estados Unidos. La sosa cáustica y el silicato de sodio, actúan como dispersan te para la sílice fina y desintegran en forma autógena el 853 de la mena finamente desarrollada de menos de 25µm. Entonces se acondiciona la pulpa molida con un floculan te de almidón de maíz que flocula selectivamente la hematita. Se elimina alrededor de un tercio de la sílice fina en un espesador de deslamado, junto con una pérdida de alrededor de 103 de los valores de hierro. Se ex trae la mayor parte de la sílice gruesa remanen te de la descarga 10 floculada por flotación inversa, median te un colector de amina.
Sedimentación por gravedad
La sedimentación por gravedad o espesamiento es la técnica de desaguado que más se aplica en el procesamiento de minerales, ya q~e es un proceso de alta capacidad relativamente barato, que il11pl1ca fuerza~ .de corte muy bajas, proporcionando de ese modo buenas cond1c1ones para la floculación de las partículas .
. , El espesa.dor se usa para aumentar la concentración de la suspt~ sion por sedimentación, acompañada de la formación de un Uq~~~ claro. En la mayoría de los casos la concentración de la suspens• es alta Y se presenta un asentamiento obstruido. Los espesado~ pueden ser unidades inter1~nitentes o continuas y consisten de tan
.~·cti111t l'tl tació11 . llL\s tlL" re 1~1t1va m c n t e poca P
f
47J
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ro Und1dad d e d \ liqt11tlt) clc.1ro d~ Sll ¡)arte supe . s e los cuales se SCJJ<.tra e l .f . rior Y Ja sus ., El \1 f'()t1lio . e 1ar1 icador es sim·¡ . pens1on espesa queda en l . 1 ar e11 d1señ o, pero es menos rob ust() ·} qtt (\ n1~t11eJa su spe11siones d e c.1 menor e011 t · ' 'csPL'S~td o r. enid o de sólidos que cJ l]
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'\
El L'Sl)esado r continuo consiste de
., . varfa de 2 a 200 m 1 ~n tanque ctl1 ndr1co , el d iámc1ro Y profundidad de 1 a 7 m La ul a s · alin1cnta en el centro por un pozo de al· ., · P P e . . . zmentaczon colocado hasta 1 m 1 aba10 de {l SL1perf1c1e para causar Ja ., . .. , .' 111enor perturbac1on posible (f1gt1ra 15.5). El 11qu1do clarificado derrama po ·r, · . , . r un cana1 peri er1co, mtt' ntras que l os solJdos que se asientan sobre el fondo entero del ta11qt1e se sacai1 como una pulpa espesa a través de una salida centra J. EJ i11terior dc1 tanque tiene uno o n1ás brazos giratorios rad iales, desde catlél t1110 de e llo s está suspc11dida una serie de aspas acondicionadas para <.11·r,1st rar los sólidos asentados hacia la salida central. En Ja mayor ¡)arte de los cspesadores modernos estos brazos se elevan auto111á t ic<:t1ncnte si el momento de torsión excede un cierto valor, e\ ita11d o de ese modo el daño debido a la sobrecarga. Las aspas tambié11 ay uda n a la compactación de las partículas asentadas y produce11 ur1a descarga más espesa que la que se pu eda alcanzar por e] asentain ien to simple. Los sólidos se mueven continuamente hacia abajo y después 11 acia la salida de la descarga cspc.sa, mi entras tanto c1 líquido se mueve hacia arriba y radialrnentc hacia afu era. En ger1 eral · , d e\ e·omposición co nstante (6 , 11). en e1cspcsador no hay reg1on , t yen de acero concreto o una Los tanques es pesadores se cons ru , .' _ _ 's ecor on11 co en Jos tamanos 1 ma Ita comb·1nac1on ·, d e am b os,· el acero resu t . \ ,,J fonclo del tanq ue r 'cu en te n1c n e "' F 25 Qln diámetro n1enorcs de in . . e
ª
1
Alimentac ión
/.
Derrame
Zona clarificada '---1
Trayectoria
del lfquido ·- - - t
\
'\ . Trayectoria de
o
sólldOS
zona de
espesamiento
._..~
51lld• d • l(QuldO • 1P•11do
AuJO en un esp Fi¡Ur• JS. S
esador con tfnuo.
472
Desaguado
es plano n1ientras que los brazos mecá11icos se inclinan hacia la descarga central. Con este diseño, los sólidos asentados se '"encaman', para formar un falso fondo inclinado. Los fondos de acero de los espesad ores raramente se inclinan para concordar con los brazos debido al costo que ello implica. En los tanques de tamaño más grande son más comunes las bases y lados de concreto. En muchos casos los sólidos asentados, a causa del tamaño de partícula, tienden a desplomarse Y no farmarán un falso fondo. En estos casos el piso debe ser de concreto vaciado para igualar la pendiente de los brazos. Los tanques también se construyen con pisos inclinados de concreto y lados de acero. Recientemente entraron en servicio los espesadores con fondo del propio terreno y generalmente se consideran como la solución de más bajo costo para 12 la construcción del fondo del espesador. El método de apoyar el mecanismo depende principalmente del diámetro del tanque. En los espesadores relativamente pequeños. menores de 45 m de diámetro, la cabeza de la transmisión generalmente se sostiene sobre una estructura que atraviesa el tanque, con los brazos fijos a la flecha n1atriz. A tales máquinas se les conoce como espesad ores de vigueta o de puente (figura 15 .6 ). Generalmente la descarga se saca desde el vértice de un cono localizado en el centro del fondo inclinado. Una disposición común para los espesadores más grandes, de has· ta aproximadamente 180 m de diámetro, es soportar el mecanismo impulsor sobre una columna central estacionaria de concreto o acero. En la mayoría de los casos, los brazos de los rastrillos están sujetos a una jaula impulsora que rodea a la columna central y se conecta al mecanismo impulsor. Los sólidos espesados se descargan a través de un canal anular que rodea la columna central (figura 15 .7). La t'igura 15.8 muestra un espesador de este tipo con 80 111 de diámetro. ' En el espesador de tracción, en un extremo se n1 onta un solo btaZº largo. sobre la columna de soporte central. en tanto que en el otrOe~· tremo se fijan las ruedas de tracción que corren sobre un riel por la parte superior de la par~d del tanque. Las ruedas son impulsadaS ~ motores n1ontados al final del brazo y que por consiguiente vilJ 1 alrededor de él. Este es un diseño económico y eficiente ya qJlC e moment? de torsió~ se transmite a través de un gran brazo deJllllll" por un impulsor simple, se fabrica en tamaños que varían madamente de 60 a 120 m de diámetro.
473
Hojas
Brazos cortos (opcional) --
·~ / ' Torque indicado.
Mecanismo de soporte
Motor con engra na1e . red uctor Unidad impulsora
•
Brazos largos 1 •
Batea de alimentación
Dispositivo de levant amiento _.......,.._ Vertedero de derrame
·-- - - - - -+--·
• 1
•
Pozo alimentador Fleclia vertical
i\
Brazo
~
Escrepa cónica
----~ . spesador con mecanismo soportado por superestructura. Figura 15 6 E Cono de descarga
al fondo de la jaula impulsora o flecha central. El gozne se 0 para proporcionar un movimiento horizontal y vertical simulCllbl del brazo del rastrillo. El brazo del rastrillo es estirado por conectados a una estructura de brazo impulsor o momento de . (torque), rígidamente conectada a la flecha central en un 00 to Justo abajo del nivel del líquido. El rastrillo está diseñado para e automáticamente cuando el momento de torsión desarrollado debido a su movimiento a través del iodo. Este diseño •te al brazo del rastrillo encontrar su propio nivel de trabajo efi-
6efte
taneoª
lersie~
~ta
Desaguado
474
Ho1as interiores (opcionales)
Dos brazos cortos (charnela, opcional)
Dos brazos largos Ho1as curvadas Unidad impulsora
Armadura de la batea Pozo alimentador con anaquel
.t ~ M áqu ina
Arm adura de la batea
Unidad impulsora
1
Pozo alimentador Tubo alimentador
Poste indicador Escrepa en zan1a
Zanja de descarga
Figura 15.7 Espesador con mecanismo soportado por columna central.
cien te en el lodo, donde el m om ento de torsión balancea el peso del rastrillo. . do En todos los espesadores la velocidad del mecanismo de rastrtll; , en el per ímetro n ormalmente es de 8 m min-1 , lo cual corrcspon e.. l on· 1 rev h- para un espesador de 15 m de diámetro. De este modoe cl)llB sumo de energía es extremadamente bajo, de manera que para as· unidad de 60 m se requiere solamente un motor de l O kW. El ~eSS te y los cos tos d e mantenimiento son correspondientemente baJOS-1"11 El lodo asentado ge11eralmen te se saca de la descarga central bombeo, aunque en los clarificadores el material se puede st en el tanque bajo la carga hidrostática. Normalmente la d !Jfnl" junta en un pozo de lamas en el centro del fondo del tanq de donde se envía por una tubería a través de un túnel de 0
.,
sedimentacz on 475
Figura 15.8 Espesador de 80 m de diámetro soportatio por coltirnna cc11 tral
Las líneas de descarga deben ser tan cortas y rectas co1110 sea r>osiblc para reducir el riesgo de obstrucció11 y esto se logré.l, en los gr~111c.ies tanques, tomando la descarga arriba del pozo de lan1a a través de la columna central hasta las bombas colocadas en la parte superior o co•.ocando las bombas en la base de la colun11u1 Y bon1beando hacia arriba desde el fondo. Esto tiene la ven taja de q uc cli111ina el costoso túnel de descarga. El espesador de cajón en el cual la colun1na ce ntral se agranda lo suficiente para alojar el cuarto de control central se deBarrolló de lo anterior; las bombas están localiza~as en el fondo tle la COlum ·ontiene los mecan1sn1os de la cabe;:a Íln na, Ja cual además e , .. ·ótl de descarga y las l í11c,1s 1 pulsara motores panel de contra , su<.;cl de d ' . '. ·, puede ser un cuarto grande calcnla1 escarga El 1nter1or de caJon , · posible · l'll 1os 4o El · ., elevado la altura n1ax11na ta· concepto de caJon ha . d se fabrican hasta de 180 111 dl' .lllalios de espesador; en la actuabda do (descarga) frecuen tcn1e n tl' son 4iátnetro. d las bombas para el lodo asenta d·' acción positiva p:ira el tipo de diafragma;• 3 estas bo.mbas ::: ap~opiadas para n1an~jar ,~gas (alturas) y volúmenes medios y d·· nte un motor elé~tnco idos viscosos espesos. Se unpul~~ rne ~:diante la acción direi;ta través de un mecanismo de ma.1:11ve a od·afragrna flexible para qur CCi.one Y descargue a través de
476
Desagua
tener una velocidad variable cambiando ya sea la frecuencia de oscilación o el recorrido. En algunas plantas, las bombas de velocidad variable a medidores se conectan sobre las líneas de descarga úel espesador que controlan la velocidad de bombeo para mantener una densidad de descarga constante. La descarga o lodo asentado del espesador se bombea a los filtros para un desaguado adicional. Los espesadores a menudo incorporan una capacidad sustancial de almacenamiento de manera que, por ejemplo, si la sección de filtrado es para mantenimiento, el concentrado continúa trabajando para alimentar material a la sección de desaguado. Durante tales períodos, la descarga espesada se debe recircular hacia el interior del pozo de alimentación del espesador. En ningún momento se suspende el bombeo de la descarga, ya que el cono de descarga se tapa con facilidad (ahogamiento). Puesto que la inversión es el costo más importan te en la operación de espesado, es indispensable seleccionar cuidadosamente el tamaño correcto de espesador para una aplicación en particular. Las dos funciones primarias del espesador son la producción de un derrame clarificado y una descarga espesa con la concentración • necesaria. Para una producción determinada, la capacidad de clarificación se determina por el diámetro del espesador, ya que el área de la superficie debe ser bastan te grande de manera que la velocidad ascendente del líquido sea en todo tiempo menor que la velocidad de asentamiento de la partícula de asentamiento más lento que se va a recuperar. El grado de espesamiento producido se controla por el tiempo de residencia de las partículas y por consiguiente por la profundidad del espesador. La caneen tración de sólidos en un espesador varía desde el derrame claro hasta la descarga espesada que se esté descargando. Aunque la variación en la concentración sea continua, las concentraciones a varias profundidades se agrupan dentro de cuatro zonas, como se muestra en la figura I 5 .9. Cuando los materiales asientan con una interfase definida entre la suspensión y el líquido claro, como es el caso de la n1ayor part~ d: las pulpas de mineral floculadas, la capacidad de manejo de los sólido~ deter1nina el área de la superficie. La capacidad de manejo de tos .sólidos se defi11e como la capacidad que tie11e un n1aterial de una dilución 105 dada para alcanzar una condición tal ciue la velocidad de masa de sólidos que dejan una región sea igual a la velocidad de masa de los sóltd?~ _que entran a. dic~a región o mayor que ésta. Obtener e~ta dtc1on con una d1luc1on específica, depende de que la velocidad . asenta1niento de la rnasa sea igual a la velocidad de elevación corres
co;;
••
sedimet1 taczon 477 Alimentación - Derrame d e soluc10n . clara
····· ... · '
•
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~ 1
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A
-Descarga de 1
Sección transversal d amas gruesas a bomba ilustrando 1 . .e un espesador continuo d a pos1c16n de las cua tro zonas , e asentamiento y pulpa
O
o
Zona A : AQua clara o solución Zona C : Pulpa en transición , c onsistencia de
~
l!:!J]
Zona 8 : ~ulpa con la cons1s lú•i\.ia
ue
la altmentai;ión Zona O ; Pulpa en compresión
Bao
Figura
.ts.9 Zonas de concentración en un espesador. (De Chemical En-
glneers Ha11dbook by J. H. Perry, McGraw-Hill, 1963).
ponrliente del líquido desplazado o mayor. Un espesador apropiadamente dimensionado conteniendo material de mu chas diluciones diferentes, que varían desde los sólidos contenidos en la alimentación hasta los sólidos con tenidos en Ja descarga, tienen una área adecuada tal que la velocidad ascendente del líquido desplazado en cualquier 14 región nunca excede la velocidad de asentarnicnto. La operación satisfactoria del espesador como clarificador depende de la existencia de un derrame de líquido claro en la superficie. Si la Zona de l · f" ·, demas1·ado superficial, afgLtilaS de las pa1·. . tkulas C /. ar1 1cac1on es en el derrame. La velocidad volurncmas pequeñas escapan . . . ") ...._ d l . , . dente es igual a la d1fercnc1a en trc la ~ e fluJo de 11qu1do aseen . . . .·, 111 ·d . . , d l' idos y la veloc1dac.l ele e l1111111a 01011 oc1 ad de al1men tac1on e iq u •kdescarga. . en la d1::s•. de sólidos necesana 6 Por consiguiente la concentracl ~, deterntinan las condiciont:s l!a, así como también la produccion, L. º6 11 ) , .. zona de clarificac1 n. Cl venger is se emP e~1 co 111t1n~1 CoeY e ' . r- método desarrollado por r· ·a1 cuando el r11ater1al e :aa super 1c1 á te para determinar el re ta con una interfase definida. ºd 8 sólidos en cualquier rei F es la rela~ión en peso de lfqui . : de lfquido a sólido t>n la ~D es ta relact 1· en tan al '""ntro del espesador, -11 lof &óUdOS secos que seª im '11 del espesador Y W t h
478
Desaguado 1
espesador, entonces (F- D)W t h- de líquidos se mueven hacia arriba en la región de la descarga. De este modo la velocidad de esta corriente líquida es: (F-D)W
(15.I)
AS 2
donde A es el área del espesador (m ) y S es la gravedad específica del líquido (kg ¡-t ). A causa de que esta velocidad hacia arriba no debe exceder la velocidad de asentamiento de los sólidos en esta región, en equilibrio. ,
(F-D _ )_ W= R
AS
( 15.2)
' 1
Donde R es la velocidad de asentamiento (m h - ). Por consiguiente el área necesaria para el espesador es: A = _(F_- _D_) W _ RS
.
(15.3) •
Desde una serie completa de valores de R y F el área necesana para varias d1luciones se encuentra registrando la velocidad inicial de asentamiento inicial de los materiales con diluciones que varían des· de la de alimentación hasta la de descarga. La dilución correspondien· te al valor máximo de A representa la capacidad de manejo de sóli· dos mínima y es la dilución crítica. Al utilizar este método, la velocidad de sedimentación constante inicial se encuentra a través de pruebas en cilindros graduados usand? diluciones que varían desde la dilución de la alimentación l1asta la dt· lución de la descarga, y la velocidad de caída de la interfase entre la descarga, y la velocidad de caída de la interfase entre la pulpa espt:· sada y la solución clarificada se cronometra. Una vez que se esta.b lece el área superficial requerida es necesart~ 3 aplicar un factor de seguridad para el área calculada, que debe ser 1nenos de dos. El método Coe y Clevenger requiere múltiples pruebas inteJ11ldi·3 · f. d · pue d ten t es a i ere n te~ en si da des de pulpa arbitraria antes que se a aceptar una área unitaria aceptable. El n1odelo Kynch 16 ofrece uflir 85 ma11cra de obtener el área necesaria desde una simple curva
.
,
5edi111e11 (O CIO n
479
ta 111 ien to-lo te. ,Y es la base de varias . teo , l pear e1 7 reviso con todo derall e. rtas ee asentamiento que El 111étodo Tal111age y Fitch 1 s 1. J(ynch al problema de diseño d ap ica el modelo matemático de 1 prueba asenta111iento-lote se grafic:n ~:~esador. Los resultados de la ra de la línea de lodo (interfase entre la e~lmente comparando la altucon el tiempo (figura 15 .1 o). p pa asen ta da Yel agua clara) Talmage y Fitch . demostraron que con st ruyen do una tangente a la curva en cualquier punto ' entonces si· H es 1a in · tercepc1on ·, de Ja tangente sobre la ordenada. ( 15.4)
donde Co kg ¡-t es la concentración de sólidos en la alimentación original, H o cm es la al tura original de la línea de lodo y H es la altura de la línea de lodo correspondiente a un lodo unifo1·1ne de concentración C kg 1 - 1 , en el punto donde se tomó la tangente. Por consiguiente , para cualquier punto seleccionado sobre la curva de asentamiento, la concentración local se obtiene de la ecuación 15 .4 y la velocidad de asentamiento del gradiente de la tangente en ese punto. De este modo se obtiene una serie de datos sobre la concentración comparada con la velocidad de asentamiento desde la curva flnica de asentamiento-lote. Para una pulpa de e kg l -1 de concentración de sólidos, el volumen ocupado por los sólidos en un litro de pulpa es C/d, donde d kg 1-i es la gravedad específica de los sólidos secos.
-E -:r:
<.> Ho
...
o
'8 -
-·Tiempo, t
Fi¡w'• 1s.10 curv• de asen
tamiento·lote.
Desaguado
480
Por consiguiente, el peso de agua en un litro de pulpa. {/-C = I -C/ d= -ci
Por lo tan to la relación agua/ sólidos por peso d-C -dC
•
Para pulpas de concentraciones C kg 1- t de sólidos y Cu kg 1-
1
de sólidos. d -C u el Cu
d-C
-- dC --
1
e
-
1
cu
•
Por consiguiente los valores de la concentración obtenida, C, y las .' velocidades de asentamiento R pueden ser sustituidas en la ecuac1on de Coe y Clevenger ( 15 .3 ), o sea (15.5)
donde Cu es la concentración de sólidos en la descarga. • Una versión simplificada del método Talmage y Fitch se apre~t~ al determinar el punto sobre la curva de asentamiento donde los solt· dos entran en compresión. Este punto corresponde a las condiciones límites de asentamiento y controla el área del espesador que se requiere. En la figura 15 .11 , C es el punto de compresión y en este 8 punto se traza una tangente a la curva cortando la ordenada en : Se traza una línea paralela a la abscisa cortando la ordenada en Hu corresponde a la intersección sobre la ordenada de una tange~ e desde un punto Cu sobre la curva, donde Cu es la concentraCl~ de sólidos de la descarga del espesador. La tangente desde CinterctJPde esta 1ínea a un tie1npo que corresponde a tu. Hu se puede calcular la ecuació11 ( 15 .4 ). El área necesaria del espesador [ecuación ( 15 .5)]
"r
--
W(l / C - l /C )
-
u
(H - Hu)/ tu •
••
5tfiiTTffTl (OCl011 481
Q)
e
--
-
1
1 1
1
t
Fi
u
Tiempo t
gura 1 S.11 Constru CCIOD ·, mod1·r·1cada ' de Tal mage Y Fitch
donde (H - Hu )f tu es el grad· . sea la velocidad de asen . iente de la tangente en el en el punto de c ompres1on. . de las partículas a 1ªconcentración punto e, o
~amiento
Como CH= eo H.o' A= W[(H/ CoHo)-(HJCoH 0 )]
(H-H.J/r.
-
=
w e-~ · t
(15.6)
E o o &:ompresión se n la mayoría d e l os casos, la concen_t~ación en el punto de los casos do rá menor que ~a concentrac1on en Ja descarga. En 'u es nde esto no es as1, no se necesita construir Ja tangente -tfanúent: punto donde la línea de descarga cruza la curva de asen1 1 tlti el · En muchos casos, el punto de compresión sobre Ja curva Jaaa d aro, ~ero cuando esto no es así, se sugieren varios métodos eterminarlo. t 9, 2 o 1lcadLos metodos de Coe y Cievenger y el de Talmage y Fitch modi, . ?' son los que más se usan en la industria metalúrgica para par los requerimientos de área del espesador. Ambos métodos . limitaciones. la técnica de Talrnage Y Fitch se basa críticamenldentificar un punto de compresión y ambas se pueden usar en ..... conjunta con factores empíricos de seguridad. Generahnente, o de Coe y etevenget tiende a subestUnar el requerimiento del espesador mientras que el método de Talmage y Fitch • sobrestimarl;. En el disefio es mejor sobrestUnar para tener tbenta las fluctuaciones en la alimentación Y el aumento en Ja
482
Desaguado Dispositivo de levantamiento Superestructura!-----.
Unidad impulsora
Ca1a de
Ca1a de derrame
alimentación Pozo alimentador ~
1..-t Tubería de derrame Tuberfa de alimentación Brazo
Figura 15.12 Espesador de charolas.
producción y debido a esto y a su relativa sencillez experimental, con frecuencia se prefiere el método de Talmadge y Fitcl1, siempre que se identifique rápidamente un punto de compresión. El mecanismo de espesamiento no se expresa tan bien en términos matemáticos como los mecanismos correspondientes a la clarificación. Por ello, la profundidad del espesador no1·1nalmente se determina por la experiencia . Generalmente el diámetro es mayor que la profundidad y por tanto , se necesita una gran área para esta operación. Algunas veces se instalan espesadores de ba1idejas (figura 15 .12) para ahorrar espacio. En principio, un espesador de bandejas es una serie de espe· sadores unitarios montados verticalmente unos sobre otros. Operan como unidades separadas pero utilizan un árbol o flecha central co· mún para impulsar el juego de rastrillos.
Espesadores de alta capacidad Los espesadores convencionales tienen la desventaja ~e ~~ requieren grandes áreas de terreno puesto que la producc1on r pende sobre todo del área. mientras que la prot'undidad es de meno importancia. e; En los últimos afias, varios fabricantes presentaron espesadora· de alta capacidad. Existen 1nuchas variedades y las máquinas se ;e) . d . , 1 . ta1ac10 racter12an por una re ucc1on del área unitaria en as 1ns convencionales. 2 1
483 ( 1
l t'S\)t'~ 'll l )1-. l l t• ''ctl t il
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C(l J)'tCid 'ld ,,
1
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Ciesarro ado por la Envirotech llflll)ftltl ll\ lS t \)ll; <> (ftgltJ'(l 15. 13). ¡ ,, \\itl\l'lll ~1 .. itltl c·11tra J)Of tit1a flcclla 1·111 pu1sora h ueca a11ugar en qu st' ·l\Al'C ' 4' ll'l ll\()L' t 1l~1n te Y rápida1nc11tc lo dispersa po el 1 d s 1. r mezc a o m 'álll 'O gr~tl tt ~ l · t: < tre qt1c esta acción ele n1ezclado gradual mejora el espt~s,l111i 'tlt ) \)\l(~s to qt1c l1ace 111ás efectivo el uso del floculante. La alitllt'tl t 1 i{) 11 t'lt)l'tl llltl a deja las cátnaras de 1nezclado y se inyecta d ntr\l lll' t111 L't)ll·l1(>11 tle loclo doncte los sólidos de la alimentación se nocul,111 ~ltll\ tll l~ 11trt' el t'lt1ido ascende11te y los sólidos que se asientan, algL) l'tlt11t'111 rc1lt11nayoría delosespesadores,se evita conlainyecci6n ci~l 111 ~1 tt•ri~tl ~11 colcl1 ó11 de lodo . Las placas inclinadas montadas ndial111t'tl1t' l\\tt'll~ltl parcialmc11tc s11mergidas en el colchón de lodo; los óliliClS fllll' st' ~lSil'nt¡1n en éste se deslizan hacia abajo a lo largo de la pla 'ilS i11l.li11~l<.l~1s, produciendo un espesamiento más rápido Y efectivo tlllt' l'l clcl clcscenso vertical. La altur~ del colchón de lodo auton1atiz<1 a tr¡1vés del uso de un sensor de nivel. 22
.•
(
(
1.
'd d Eimco. de alta capac1 a ..
Ftaura l S.13 Espesador
484
Desaguado
Una investigación, realizada por Sala Internacional, en cooperación con el Ax el Johnson Institute f or Industrial Research, para estudiar la posibilidad de aprovecl1ar mejor el área de asentamiento del espe. sador, dio por rest1ltado la construcción del espesador de placas. 23 Este espesador utiliza un juego de placas paralelas inclinadas que re. ducen la distancia de asentamiento y al mismo tiempo incrementan el área efectiva. El requerimiento de espacio de piso del espesador de placas es de sólo eJ 203 del espesador convencional (figura 15.14). Las charolas paralelas inclinadas permiten que los sólidos asentados se deslicen por gravedad hacia el interior de una tolva. Por consi· gtiiente el área efectiva de asentamiento es la proyección horizontal de esas charolas (figura 15 .15 ), es decir: Aerr =
Donde
11 A
(15. 7J
cos a,
= número de charolas A == área superficial de cada placa a = ángulo entre las charolas y el plano horizontal 11
¡a t
E
e#"#
~-igurladl S.14 Espes~?or de placas equivalente en capacidad a una unidad coo1tll
ciona
e l O m de d1ametro.
.sedimer1tación 485
1 ·---- -- ---J A Ca1a de ar(~mentación B Placas amelas)
C Liquido clasificado D Vibrador
• •
-
Aeff :: A
A ef f
Aeff
CJ
-
'c)
=nA
=nA cos a
Figura 15.15 Principio del espesador de placa.
El banco total de lamelas se vibra en forma intermitente o continua cuando trata lodos pegajosos. La alimentación entra al espesador ªtravés de una caja de alimentación sin fondo en un punto que detennina la relación entre las áreas de clarificación y espesamiento. El , area debajo de la salida de la caja de alimentación se destina al espesamiento mientras que e1 área superior es para la clarificación. El líquido de la descarga fluye hacia arriba y se extrae a través de cajas especialtne~te diseñadas, proporcionando así una distribución unifonne del ., , En un espesador convencional la compres1on _esta dada por la ~,ar11 superficial, profundidad de los sólidos y el tiempo de retenc1on. ~-- - t• d . , en un espesador de placas es corto, a ·~ e 1 tempo . e retenc1on . _ . . de baja amplitud, que desempenan se .le apl1can v1braCiones .onar la cornpres1on . , Y fl UJO · d e 1os importante en proporci . espesadores de placas es la comde las plantas que instalarº; dedicada a Ja explotación en dorado Nuclear's Beaverlo ~e, ue instalaron tiene una área de Saskatchewan. El espesa or .q espesador de Iodos de cal . l anterior de t 00 m2 y sustituye a quivaJen a las que se obte.a2 . Las densidades de Ja descarga e ·1·onal Y la claridad del d 0 r convenl,; ' . d ·ormente en el espesa bl de 0 peración. La uruda .. nes esta es es superior en condicio tlu.10 entre las placas.
486
Desaguado
se puede parar, drenar y arrancar de nuevo sin que requiera el período 24 usual para la formación del lecho. El espesador de lamelas más grande que fabrica Sala tiene una área efectiva de 1,000 m 2 • En los últimos años se han hecho pruebas de esos espesadores en muchas concentradoras escandinavas con buenos resultados en el espesamiento de concentrados de galena, calcopirita y pirita. 25
Sedimentación centrífuga La separación centrífuga se considera como una extensión de la separación por gravedad, ya que las velocidades de asentamiento de las partículas aumenta bajo la influencia de la fuerza centrífuga. Sin embargo, ésta se puede usar para separar emulsiones que nor1nalmente son estables en un campo gravitacional. La separación centrífuga se puede efectuar ya sea por hidrociclones o centrífugas. La simplicidad y bajo costo del hidrociclón (capítulo 9) lo hacen muy atractivo, aunque tiene limitaciones respecto a la concentración de sólidos que se puede lograr y a las proporciones relativas de derrame y descarga en las que se divide la alimentación. Generalmente la efi· ciencia de u-n ciclón hasta de pequeño diámetro decae rápidamente con tamaños de partícula muy fina y las partículas menores de 1O µm de diámetro invariablemente aparecerán en el derrame, a me· nos que sean muy pesadas. La floculación de tales partículas no es posible, puesto que las altas fuerzas de corte dentro de un ciclón destruyen rápidamente cualquier aglomerado. Por consiguiente el ciclón por su naturaleza es más apropiado para la clasificación, que para el espesamiento. Por comparación, las centrífugas son mucho más costosas Y complejas, pero tienen mayor poder de clarificación y generalmente son más flexibles. Se pueden obtener concentraciones de sólidos mucho más grandes que con el ciclón. 6 11 , 1•, }a Varios tipos de centrífugas se usan industrialmente, ' . trtª centrífuga con espiral de tazón sólido se usa más en la md~S ua· de minerales a su capacidad para descargar los sólidos conttn mente. eJ1 Los principios básicos de una máquina típica se represent:ol la figura 15 .16. Consiste principalmente de un casco o tazó:. t¡t' vente horizontal, de forma cilíndrico-cónica, dentro del e
en r1 uga co11tinua con tazón en espiral para sólidos.
un transportador de tornillo sinfín de sección similar en la misma direcció11, a una velocidad ligeramente más alta o más baja. La pulpa de alin1entación se adtnite al tazón a través de un tubo central de transportador de tomillo sinfín. Al dejar el tubo de alimentación, el lodo se sujeta inmediatamente a una alta fuerza centrífuga que hace que los sólidos se asienten sobre la superficie interior del tazón a una velocidad que depende de la velocidad rotacional que se emplee, normaln1en te entre 1 600 y 8 ,5 00 rev min - i . Los sólidos que se separen son transportad os' por el espiral fu era del líquido Y se, descarga,ª. través de las salidas en el extremo más pequeño del taz~n. Los soh~os serán continuamente desaguados por la fuerza centnfuga a medida , ·d l1 sta la de clescarga. El exceso de que avanzan desde la zona l 1qu1 a . .d d c1·rcun ferencialn1en te t1asta el estanqt1e l 1qu1 o arrastrado se rena a través del lecho de partículas. . ·d ·t ~r 111 ¡ 11 ado se derrarna a , · 1 · a un n1ve 1 iJ f l; e ~ ' extrcn o n 1ás grande del tazón. euando el l1qu1do a canz 1 1 través de las puertas de d_escarg~::s:s centrífugas varía de acuerd~ a El tamaño y geometr1a real . . .0, n La longitu(I de la secc1011 . la ap11cac1 · dcr clarit'icador y de ese modo la producción necesaria Y 1 po ~1 • . . 1· mente e . · w.11ndr1ca determina amP ia 'dad del dcrra111e es de pr1111era 1111· se forma un máximo donde la clar•.6 ·o' n1·ca o 4'1)lay¡1'', (icc.ide el secc1 n ~ ' . rtancia La longitud de l ¡· 005 de 111aner Las centrífugas se fabrican coalnmeto te Ja longitud es_casi< 1_
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488
Desaguado
aún menos cuando se usa floculación. La aplicación amplia de la floculación se limita por la tendencia de la acción del espiral a dañar los grumos y dispersa así de nuevo las partículas finas. El contenido de humedad en el producto varía ampliamente, por lo general queda entre 5 y 203.
FILTRACION La filtración es el proceso que separa sólidos de líquidos usando un medio poroso que retiene el sólido pero pe1·1nite pasar al líquido. En otros capítulos se ha revisado ampliamente la teoría de la filtración desde el punto de vista matemático 6 , 111 14 y no se explicará ahora. Las condiciones bajo las cuales se lleva a cabo la ftltración son muchas y variadas y la selección del tipo de equipo más apropiado de· pende de un gran número de factores. En cualquier tipo de equipo que se use se forma gradualmente una torta de filtro sobre el medio poroso la resistencia al flujo aumenta progresivamente a través de toda la operación. Los factores que afectan la velocidad de filtración in· cluyen: 11 a) La caída de presión desde la alimentación hasta la cara poste·
rior del medio ftltrante. En los filtros de presión, se consigue aplicando una presión positiva en el extremo de la alimenta· ción Y en los filtros de vacío .1plicando un vacío en la cara posterior del medio filtrante, ~1 lodo de la alimentación debe estar a la presión atmosférica. b) El área de la superficie de filtraciól1. e) La viscosidad del filtrado. d) La resistencia de la torta del filtro. 1 e) La resistencia del medio filtran te y de las capas iniciales de torta.
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En las aplicaciones del procesamiento de minerales la ftltración generalmente sigue al espesamiento 0 decantación. La pulpa es~: se alimenta a los agitadores de almacenamiento desde donde st saC una velocidad unifor?1e l1acia los filtros. Algunas veces se les floculantes a los agitadores para ayudar a la filtración. LIS tienen un efecto adverso sobre la filtración, ya que tienden a
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filtración 489
el medio filtrante; esto se reduce por la floculación y se aumentan los vacíos e~~re las P.~tículas, haciendo más fácil el flujo del filtrado. En la ftltrac1on se utilizan con frecuencia los floculantes de peso molecular más bajo, ya que los flóculos que forman los productos de alto peso molecular son relativamente grandes y arrastran agua dentro de la estructura, aumentando eJ contenido de humedad de la torta, aun cuando mejore la recuperación. Con los floculan tes de peso molecular más bajo se forman flóculos más pequeños que tienen mayor resistencia al corte y la torta de filtro resultante tiene una estructura porosa uniforme lo que permite un rápido desaguado, evitando todavía la migración de las partículas finas a través de la torta ha~ia el me?,io 4 ftltrante. Otros auxiliares del filtro se usan para reducrr l~ tens1on superficial del líquido , ayudando así al fluj o a través del medio . •
El medio filtran te
., l l . , del medio filtran te es la cons1derac1on Muchas veces a se ecc1on . , r· . nte de un filtro Ge.
, . la operac1on e ic1e · mas unportante que asegura aporte de la torta del filt ro, ·, ctuar como s f neralmente su unc1on ~s.ª. e la torta proporcionan el verdadero en tanto que las capas iniciales d . ·ncipalmente por su capaci. r·1 t e selecciona pr1 ., rtltro. El medio t tran e s . presente la obstrucc1on. El , l'd 0 s sin que se 1 dad para retener los so , . te t·ut!rte resisten te a la coecan1camen ' medio filtran te debe ser m . . 1 íluJ·0 del filtrado como sea res1stenc1a a rrosión y ofrecer tan poca · les re la tÍ\'amen te gruesos ~ los matena 1 DnSil>le. Normalmente se us~n ue las ~apas iniciales de a -F.."!' . . . 0 b tiene hasta Q el ftltrado claro no se filtrado ttirbio 1n1c1al. . 1 1 · Iando e b · n de algo d on, · lana · lino a se forn1en rec1rcu , ' -vt1se fa rica ayor1 (seda t 1 Los medios filtran es . .. bón poroso, 1neta es, r fibra de vidrio,. l:ru: . variados tales como hu!e nylon, seda, . 1 sintet1cos Y , de medio fil"ftcial) y otros materia es l tipo i11ás cor11t1n . l odón son e . . . J la e xiste11c1a de u r1a . Las telas de g baJ. 0 costo inicia Y · .. , l'dos t~1n or su para f 11 trar so 1 principalmente p . h s telas se usan , .. d s Die a variedad de teJl o . ~o tOµm.
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de filtración
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con algunas iPPlim inares sobre
Medidor di vaclo
Filtrado
Fipra IS.17 Filtro pan P
pulpa antes de diseftar la planta a gran e las pruebas se llevan a cabo sobre pu
evaluar el efecto del cambio en 1 con · res de filtrado, etc. En la figui-a I 5 l de pruebas en filtro de hoja de vac o. El filtro de hoja consi te en dustrial, que está conectada a un~ e un indicador de vacío que se GO medio filtrante industrial e PIJl 1J!l operación se debe simular en la "".. ., _-_; n tres sec iones: f orma~ón (J.e a p. Algunas veces la capt¡ci6~ torta además e somete a """' ,..._. el vacío la nojl\ ....... n
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cantidades de sólidos d 1 491 . . 1 . e odas . el pr1nc1pa requerimiento e med1anament extracción de pequeñas ca~ti uando el Principal erec~nc~n~rados sea van1ente diluidas, se con dades de sólidos de q er~1ento es la n ser de presión vacío de t. ficacio~. ' ' ipo cont1F1/ tros de presión. Deb·d . sólidos, la filtración bajo p:e ~, la virtual incompresibilidad d 1 ., , s1on puede te . e os c1on a1 vac10. Las mayores vel .d ner ventcyas sobre la filtraoc1 ades de flu ' . secad o se obtienen usando pre . , JO Y e1 mejor lavado y tracción continua de sólidos des~one~ mas altas: Sin embargo, la exser extremadamente difícil camara del filtro a presión puede Y consecuentemente . , ' aunque existan los filtros de presión continuos 1 gran mayoria opera como unidades intermitentes. '
nuo o in term1 ten te. .
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·, que se usa con , Los f filtros. pre11sa son . el tipo de filtro de pres1on mas. recuen~1a. Se fabr1can en dos f01·1nas: filtros prensa de placa y bastidor Y filtro prensa de placa de retroceso o filtro prensa de cámara. La pre11sa de placa y bastidor (figura 15 .18) consiste de placas y bastidores colocados alternadamente. El bastidor hueco está separado de la placa por la tela del filtro. El filtro prensa se cierra por medio de un tornillo o mecanismo de pistón hidráulico y la con1presi6n de la tela del filtro entre las placas y el bastidor ayuda a evitar las t·ugas. Por lo tanto se forma una cámara hermética entre cada par de placas. ' El lodo se introduce a Jos bastidores vacíos de la prensa a través de un canal continuo formado por los orificios de las esquinas de las placas y . bastidores. El filtrado pasa a través de la tela y corre hacia Filtro de placa
-Espacio del pan
Cuadro
Filtro de pano Salida de lo filtrado__....- ---Placa terminal
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con conexiones
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Desagz~ado
492
abajo de las superficies acanaladas de las placas Y sale a través de tin canal continuo. La torta per1nanece en el bastidor Y cuando éste está lleno, la torta se lava, después de liberarla de la presión y las placas y bastidores se separan unos de otros. Entonc~s se descarga la torta que está en los bastidores, el filtro prensa se cierra de nuevo Y se repite el ciclo. El filtro prensa de placa con cavidades (figura 15.19) es similar al tipo de placa y bastidor excepto por el hecho de que los elementos del filtro consisten solamente de placas con cavidades. Por consiguiente las cámaras del ftltro individual se for1nan entre placas sucesivas. Todas las cámaras se conectan por medio de un hueco comparativamente grande en el centro de cada placa. La tela del filtro con un hueco central cubre la placa y el lodo sale por el canal de entrada. El filtrado claro que pasa a través de la tela se ex trae por los agujeros más pequeños en la placa; gradualmente la torta se deposita en las cámaras. Los filtros de placas con cavidades se usan más en el tratamiento de lodos con altos con tenidos de sólidos. Estos proporcionan una descarga de torta más fácil que los filtros prensa de bastidor y placa y 26 son más apropiados para la mecanización. En las plantas de preparación de carbón, son el sistema preferido para el desaguado de las colas finas, ya que dichos filtros son el único mecanismo capaz de producir agua perfectamente clara y una torta sólida que se maneja con facilidad. La sencillez y el bajo costo (particularmente si se usa hierro colado para la construcción) son las principales ventajas de un filtro prensa. Estos filtros son versátiles, ya que los tiempos de filtración, Filtro del paño
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Figura 15.19 Filtro prensa de placa cu11 <.:avidades
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Filtros de l'acz'~· Hay muchos tipos diferentes de filtros de vacío, pero todos ellos incorporan un medio fi'ltrante e · . onven1entemente soportad o sobre un sistema de drenaje, debajo del cual la presión se reduce al co11ectar a un sisten1a de vacío . Los filtros de vacío pueden ser i11ter111itcntes o continuos. 27 Filt1·os de JJQC 1'os i11termitentes. El filtro de hoja tiene varias hojas, cada u11a co11siste de un armazón metálico o placa ranurada sobre la cual se f'ija la tela del filtro (figura 15 .20). En el ar111azón tubular se perforan numerosos agujeros de maneré que cuando se aplica un vacío, se forma una torta de filtro sobre ambos lados de la l1oja. Generalmente varias hojas están conectadas Y primero se st1mergen dentro del lodo contenido en el tanque de alimentación del filtro y luego se transfieren 1necánica111ente, ~i. es necesario a tin tanque de lavado; después pasan a un deposito recibidor 'de torta de donde ésta se extrae al reemplazar el vacío por aire a presión (figura 15 .2 l ). . . A . d estos f"iltros requieren considerable ~nque s1m~les e oper':~cciones de torta caigan de las l1ojas esi>ac10 y es posible que las Actualinente estos t·iltros u d tanque a tanque. rante el transporte e . . decir la eliminación de 1 clar1ficac16 n, es usan solamente para a d'd . . en las soluciones. 1'd s suspen 1 o~ 6 Ueftas cantidades de s _1 filt s de l'liarola. trabajar1 casi en 0 1 Los filtros de hoja honzontal h 'ºde laboratorio y consisten de misma forma que los filtros Bue nedr de medio filtrante . Estos filfalso fon rectangulares con un . ci'o hasta que la torta esta 1 l1ca e va · 1 P llenan con la pulpa; se tá soportada por pivotes, e que es d. cuando se invierte la art esa,_ "ón entra a través del i11e Jo . de baJª prest desconecta Y el aire utilizan en las te para extraer la torta. S los que más se I . uo on · ten tres e ases . ros de a'acío co1zt' n · inerales Y exis iento de m nes del procesam h iZontales. tambor. de disco Y or
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Figura 15.20 Sección transversal de una hoja de filtro tip1ca.
ás; usa en la industria ; se emplea sea o no necesario el lavado de la :er· 5 El f iltro de tambor rotatorio (figura 15 .22 ) es el tipo que 111
El tam bor se monta horizontalmente y está parcialmente y (IJl gi~o en la caja o a:tesa del filtro a la que se al~me~ta el lod~ ~ agitadores lo mantienen en suspensión. La penfena del taJll8'Íl5 1· divide en compartimientos, cada uno de los cuales tiene neas de desagüe que pasan a través de la parte interna del t pet• terminan en u11 ex tremo como un anillo de salidas, cubierto
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tambor y la colocación de la válvula. El ciclo no1·1na1 de operacione consiste de filtración, secado y descarga, pero es posible introducj; otras operaciones dentro del ciclo básico, tales como lavado de la torta y limpieza de la tela. Se usan varios métodos para descargar los sólidos desde el tambor dependiendo del material que se esté filtrando. La for1na más común' es hacer uso de un soplo inverso de aire que eleva la torta de manera que se pueda sacar con una cuchilla, sin que ésta haga contacto real con el medio filtrante. Otro método es la descarga por medio de cinta, donde la torta del filtro se forma sobre una banda transportadora abierta, cintas, que están en contacto con la tela del ftltro en las zonas de filtración, lavado y secado. Un avance más sobre este método es la banda de descarga, como se muestra en la figura 15 .22, en el que el medio filtrante deja por sí mismo el filtro y pasa sobre el rodillo exterior, antes de regresar al tambor. Este filtro tiene varias ventajas, entre las cuales está la de poder manejar tortas mucho más delgadas, con velocidades de filtración y drenaje consecuentemente mayores y por lo tanto mejores productos de lavado y secado. Al mismo tiempo, se pueden lavar ambos lados de la tela mediante cho· rros de agua antes de que regrese a1 tambor (figura 15.23), reducíen· do así la extensión de la obstrucción. Generalmente el lavado de la torta se realiza por medio d·e chorros de agua o aspersores que cubren una área regularmente limitada en la parte superior del tambor. La capacidad de la bomba de vacío se determina principalmente por la cantidad de aire que se succiona a través de la torta durante los períodos de lavado y secado cuando, en la mayoría de los casos, haya un flujo simultáneo de líquido y aire. En la figura 15.24 se muestra
Lavado del pan y desecado Descarga Válvula
1 eta
de avado Descarga separada para reciclo 0 secado
Filtración del molde
--- -...-
Figura 15.23 Filtro de banda de descarga con lavado de tela.
filtración 497 Entrada de aire para descarga ;tel pan
Filtro
al vacío
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Escrepa de d escarga Receptor ar vacío
filtro en operación
Colector de humedad
,.
Barra Descarga de barométrica filtrados Bomba de filtrados
Derrame
~::-~~
Bomba al vaclo
Tanque
Figura 15 24 Sistema t , . · - - barométrico sellado . ip1co de un filtro de tam bor giratono. .
un esquema t'ip1co, · en el que se ve que el aire Y el l' .d separadamente. 1qu1 o se extraen . La b~ra baromét:ica debe estar ct1ando menos a lOm de alto para impedrr que el líquido sea succionado hacia el interior de la bomba de vacío. Las variaciones en los filtros de tambor estándar para que puedan manejar materiales gruesos de rápido asentamiento y de drenaje libre incluyen unidades de alimentación superior donde el material se distribuye a través del tambor, casi en el centro muerto superior y se descarga a 90 y 180 grados del punto de alimentació11. El principio de operación del filtro de discos (figura 15 .25) es similar al de los filtros de tambor rotatorio. La torta de sólidos se fonna sobre ambos lados de los discos circulares, los c~ales e~tán conectados a una flecha horizontal de la máquina. Los d1sco.s giran Y elevan 1 ·ba del nivel del Iodo dentro de la caJa,. destorta por am ., se saca mediante
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un, soplo de aire pulsator1o con ª~~ha a centros de 30 cm y conseestan localizados a lo largo de la f1. acomoda una gran área de cuentemente en un pequeño espacio se nidad de área es n1ás bajo filtración. De este modo el costo por u si· iJnposible lavar la torta es ca ero que Para los filtros de tam b or, P 0 un filtro de tambor. d table com y el flltro de disco no es tan a ap 5 26) se usan para Jo.do~ que con· . Los filtros de artesa (fi~ra 1 . idamente Y un agitador. no Jos henen sólidos que se deposttan ráP esa horizontal del filtro se Ued nsión. La m trol por tubos · tema de con P e mantener en suspe 515 1 ecta a SUbdivide en celdas que se con
498
Desaguado
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Figura 15.25 Filtros de disco rotatorio
separados. El lodo se alimenta desde la parte superior y se lava la torta que se formó bajo el vacío~ si es necesario, se seca por succión y luego se descarga por uno de varios métodos. El filtro representado en la figura 15 .26, descarga la torta por medio de un transportador
t 'igura l 5.26 t•11tro de artesa con transportador de torn111o.
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Filtrac1011
·11 ]> 499 de torn1 o. u esto que la sol . , . uc1on de la d a través d e ]a torta." son Pos·bl , .d amente 1 es vari va o se succiona rap1 filtrados de1 1avado se recuper as etapas de lavado T d 1
El filtro de banda horizoan ~or separado. . o os os bierta sinfín de drenaje hechan~a (figura 15.27) consiste de una cu e caucho pe f d banda separad a hecha de una tel . rora o, que soporta una del viaje horizontal, el lodo flu ª apropiada de filtro. Al principio filtración co;nienza inmediatameyte ~or gravedad sobre la banda. La n e, esto se debe p 1d vedad Y por otro. al vacío que se ap 1ica un a o a la gra. a las caJ·or a d ·, están en contacto con el l"ª d o m . f enor . s e succ1on que de la cubierta d d . e renaJe durante el curso de su viaje.
La torta · succiona · do a , que se forma se desagua y seca por arre trav.és de esta Y luego se descarga a medida que la banda gira sobre un rodillo de pequeño diámetro. Si es necesario , se le añaden uno 0 más lavados. La desventaja principal de esta máquina es el fuerte desgaste y la rotura de la banda de drenaje flexible que resulta cuando se arrastra a través de las cajas de vacío mientras están en succión, lo que da por resultado una pérdida de vacío y por lo tanto un escaso drenado. /:/filtro de banda Pannevis es un desarrollo reciente, en el cual el medio filtran te está en f arma de una banda sinfín horizontal, cuya ., , . parte superior actúa como filtro; debajo de esta suc~10~ estan. vanas charolas de vacío en movimiento. La succión se aphca 1nt~rm1tente~ · ada charola se adhiere por s1 mente y tan pronto como comienza, e . . . lo largo de ésta mientras tiene lugar misma a la banda y se mueve a
Entrada de la pulpa
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1nipu st011 par 1>3nda
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:
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Receptor
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1av11dOS
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,...,.1s.2
da horizontal.
1 filtro de baJl
500
Desaguado
la filtración. Al interrumpir la succión, se separan las charolas y regresan a sus puntos de arranque ; de este modo su movimiento es reciprocan te. En la figura 15 .28 , se representa el principio de opera. ción de este filtro. Cada charola es de una longitud estándar de 1.4 m, con anchos que varían de 0.25 a 2.0 m, dependiendo del ancho de la banda. Los filtros de banda son más apropiados para los
( 1)
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(4)
Figura 1S.28 Principio del filtro de banda Pannevis. 1) Carrera de vacío. Arfatln que del proceso de filtración. La charola de vacío y la banda del filtro se inue~a la _m~sma ve_l?cidad Y en la misma dirección. 2) Carrera de retorno. La blJIOl1 c~ntinua moviendose a la misma velocidad, la charola de vacío regresa alaPY • c1on de arranque a alta velocidad. 3) Ca"era de val·ío. La charola de vi'~ b~nda se mueven de nuevo al unísono, a la misma velocidad y en la millll~,O c1on. 4).~~"era de retorno. La charola de vacío regresa de nuevo a alta" a su pos1c1on de arranque, pero la banda se mueve continuamente.
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secado
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todos concentrados de Prod . uctos pe d donde se requiere un lavado eficiente sa os de rápido asentamiento •
SECADO El secado de los concentrad operación que se realiza en la pi os t a~tes del embarque es la última Este reduce el costo del tran an ª e procesamiento de minerales. . 1 . sporte Y normalmente tiene por objeto reducir e contenido de humedad hasta u 53 , . n o en peso. Muchas ,·eces las perdidas de polvo son un problen1a si el contenido de humedad es menor.
Los secadores térmicos rotatorios se usan con frecuencia. Consisten de una coraza cilíndrica relativamente larga montada sobre rodillos e impulsa a una velocidad de hasta 25 rev min- 1 • La coraza tiene una ligera inclinació n, de manera que el material se mue\ e por gravedad desde el ex tren10 de alimentación hasta el ex tremo de descarga. La alimentació n ya sea en el extremo de la alimentación para dar un flujo paralelo o en la descarga para dar un flt1jo en contracorriente, consiste de gases o aire caliente. El método de calentamiento puede ser directo, en cu)'º caso los · d t avés del material o indirecto gases calientes en el seca or pasan a r cuando el material está en una coraza interior cale11tada externa1
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502
Desaguado
mente por los gases calientes. La figura 15 .29 representa una sec .. c1on . d. transversal a través de un secador calentad o in rrectamente. El producto de los secadores frecuentemente se almacena e depósitos, antes de cargarlo a camiones o carr~s ?e ferrocarril a rned~ da que se necesita para el embarque. Los depositas pueden ser cer . ra. dos, o se puede rociar la superficie del contenido con una solución for1nadora de cáscara, para eliminar las pérdidas de polvo. REFERENCIAS l. Dexter. R. W., y Osborne. D. G., Principies of thc selective flocculation of mineral~ from mixtures using high molecular wcight polyclectrolytes, J. Camborne Sch. of ~1¡. nes 13, 34 (1973). 2. Adamson. G. F. S.. Son1c recent papers on flocculation, Mine & Qi1arry, 10, 42 (marzo 1981 ).
3. Gregory, J., in The Scie11tific Basic of Filtration (ed . K. J. Ives ), Noordhoff, Leyden, 1975. 4. Moos, N., Theory offlocculation,Mine& Quarry 1, 51 (mayo de 1978). 5. Akers, R., Flocculation, l. Chem. E. Services, Londres 1975.
6. Purchas, D. B.• !11dustrial Filtration o[ liquids Leonard Hill Books, Londres, 1971. 7. Separan-1~he Ideal Aid in Liquids - Solid Separation, Publication no. E.U. 8564·E·6il, Dow Chemical Co. 8. Lightfoot, J., Practica} aspects of flocculation. Mine & Qua"Y· l O, 51 (enero/febrero [ 981 ).
9. Read, A. D., y Hollick, G. T., Selective flocculation, Mitze & Quarry, 9. 55 (abril I980l l O. Paanancn, A. D., y Tu rcottc, W. A., 1:actors intlucnc ing selective flocculation - deslim1n2 practíce at the 'l'ildcn Mine, Mining Et1g11g 32 , 1244 (agosto 1980). 11. Coulson, J. M., y Richard son, J. 1:-., Clzetnical 6..t1git1eering. vol 2. P~rgamon Prt. Oxford, 1968. 12. Hsia, E. S., y Reinn1 iller, F. W., Ilow to design a11d construct cartl1 bottom thickener Trans. Soc. Min. l!:ngrs 36 (agosto 1977 ). 13. A non., Pu1nps f or the in ining industry, Mi11. Mag. 5 69 (j t1nio 1978 ). 1 19 14. Pcrry, J. lí., Chetnical IJ"ngineers' llattdbook, 4th cd., McGraw-Hill, Nueva York, b 15. Coe, H. S., Y Clevenger, e;. H., Metliods for detcrr11ining thc ca¡)acities of slimc-~tll:" tanks, Tra11s. AIMME 55, 356 ( 1916). 16. Kynch, ('. 1., A theory of sedimer1tation, Trans. f'arada), Soc. 48. 166 ( t 952). 1 17. Pearse. M. 1., Gravity Tlzickening Tl1eories: A Rcvie\i', Warrcn Spring Lab. Rt'lx LR 261 (M P). 1977. 4~ 18. l 'al1nage. W. l'., Y l;o itch. l~. B.. Deter111ining thickcncr t1nit arcas, Jnd. Engnt Ch" 38 (enero 1955). 1 · h , J"':.. 1>., e,rav1ty · separauon · ec1u1prnent-clarification · · ·1n soUd L"I l 9. l...• 1tc and tt1icken1ng . l .. . S eparat1011 ~r¡1,1ptnerzt Sl·a/e-up ( ed. l). B. J>t1rct1as). l l¡>lands llrcss. ('roy d00 •.19 Ef 20. Pcarse, M. J. , l,a}JrJratory Prol·edi1res for tl1e ('lzoi<:e a1ld Sizi11;: of D~·attrllfl (~r 1 111e11 t i11 tl1e Mitzeral l'rocessing ft1dustry , Warrctl S~)rings l.. al>. Rcport LR lSl
19 78. J2 sJ 21. Kea11e, J. M., Sedirncnta!_!on: tl1cory, e(¡uipinent, and methtldS, Wc1rldMtllil« n..c)viem bre 197,9). .. taJÍ 22. l~mmett, 1~. (,., Y K lepper, R. J>., '"fccl1nology and pert'ormance of th0 thickener, Mining E'ng11g 32, 1264 (agosto t 980).
,
CAPITULO 16
cofas --
--
INTRODUCCION La elimi11ación de las colas de la planta de beneficio o concentradora es un proble1na ambiental mayor, cada vez más serio con la exploración creciente de metales y el trabajo de depósitos de menor grado. Aparte del efecto visual en el paisaje por la acumulación de las colas, generalmente el mayor efecto ecológico es la contaminación del agua, como consecuencia de la descarga de agua contaminada con sólidos de metales pesados, reactivos de flotación. compuestos de azufre, etc. La naturaleza de las colas varía ampliamente; por lo general se transporta y elimina como un Iodo de alto contenido de agua P~:º . y grueso tal como la fracc1on está compuesto de materia 1 seco mu · . t d l d.10 esado Debido a los baJOS cos os e · . es 01 ucl1as veces es (le P flotan te de las plan tas de me . . bº t 1 mena de ta 1es 1ugar minado a cielo a 1er o, a lt d la prodticción de grandes l d por resu a o ... muy bajo grado, lo cua . s características físicas de la mena tamaño final de la partícula cantidades de colas n1uy finas. La . , l tienda contro 1an e1 . ., a en re lac1on con a mo bo ningur1a i11vest1gac1on par de las colas y no se ha llevado a ~~ de las colas increme11tando ~1 l liminac1011 ., ~ucir los problemas de e 1 tunano medio de las mismas.
ª
ª
506
Eliminación de la
s colas
METODOS DE DISPOSICION DE LAS COLAS Los métodos que se usan para eliminar las colas se han desarro. llado debido a las presiones ambientales, cambiando la práctica de molienda y realizando aplicaciones provechosas. Los primeros méto. dos incluían la descarga de colas en los ríos Y corrientes, que aún se practica en algunas minas y el depositar las colas desaguadas gruesas sobre la tierra. Una evidencia de este método son las muchas escom. breras del siglo diecinueve que se ven en Cornwall Y otras partes de Gran Bretaña. Debido al daño causado por tales métodos y a la necesaria molienda mucho más fina sobre la mayor parte de las menas modernas, se han desarrollado otras técnicas. La manera más satisfactoria de tratar las colas es hacer un uso positivo de éstas, tal como un reprocesamiento para recuperar los valores adicionales (capítulo 1), o bien usarlas como un producto útil en sí mismas, por ejemplo, el uso del flotado SMP grueso (20-30 mm) como balastro de ferrocarril y agregado de mortero . .En las minas subterráneas, en las que el método de trabajo requiere eJ rellenado de las áreas ya minadas, es una práctica co1nún regresar bajo tierra la fracción más gruesa de las colas de molino. Este método se utiliza desde el principio del siglo en las minas de oro de Africa del 2 Sur. Las bancadas en la explotación para el rellenado reducen el vo· lumen de colas que se deben represar en la superficie, pero no todas las colas son apropiadas como material de relleno. Invariablemente e~ necesario cleslamar las colas, las lamas resultantes, corresponden hasta . 3 el 5 0% del peso total que se requiere eliminar en la superfi c1c. Algunas colas se 11inchan o encogen después que el relleno se coloc~ Y algunas tienen la útil propiedad de ser auto-cementan tes lo cual eh· ' . mina la necesidad de agregar cernen to al relleno lo que es una práctica común previa a su colocación bajo tierra. El' uso de relleno caus~ problemas en la eliminación de superficie porque el relleno ''prestado dl' se usa para construir la represa ya que se elin1inó la fracción gruesa las colas que frecuen ten1en te se usa para la construcciór1 de dicha re· presa. prod.uc1cla_s por los rnetodos de minado a cielo abierto, ya que da ocas1011ar1a t1n aln1accnéi111icnto temporal de material durante Ja \'I ¡ · ante~ de rellenar en el hoyo explotado y por esta,.,.. -"ón,esae d e_ 1a 1n1na metodo c¡ue mas se usa es acumular las colas dentro de una p
JJétodos de d isp osición d e las colas .
507
con este fin La P l; • , • • resa de be P . maccnan11c11 to cconomico para el roporc1onar seguridad y al. l t ., volumen nec . d mittr a cons rt1cc1o n y operac· , d . esano e colas y percontaminación . ion e las instalaciones de control de ,00 stru1da
Presas de colas
El diseño . construcción
operación d 1 . · d , . e as presas de colas se está conv1rt1cn o rap1damente en un aspecto · t t unpor an e para la mayor parte de los nuevos desarrollos mineros asi' como t b' , h . . , am 1en para mue as 4 operaciones existen tes. Resu lta económicamente ventajoso situar la represa cerca de la mina. pero esto impone límites en la selección del sitio. El terreno de apoyo de la presa debe ser estructuralmente firme y capaz de soportar el peso de la represa. Si tal sitio no se puede encontrar cerca de la mina, será necesario bombear las colas a una alta densidad de pulpa hasta un sitio apropiado. La línea más grande de colas que actual5 mente se usa es de 70 km de longitud, en una mina japonesa. Las presas de colas se construyen a través de los valles de los ríos o como muros de presa ya sea curvos o de lados múlti.ples en los límites de los valles, ya que este diseño facilita el drenaJ e. Sobre los te0 . ¡· d e construyen la 0 unas con rrenos planos o ligeramente inc 1na os, s paredes en todos los lados de la represa. d ., . . . , de las colas se suma a los costos de pro t1cc1on, La el1m1nac1on , , · ·bl ulte lo mas econom1ca pos1 e. 1 por lo tanto es inJispens~b. ~ ~~e. r~~ente al desarrollo del tnétodo Este requerimiento permitio inicia de colas así llamado ión de presas ' de aguas arriba para construcc mueve aguas arri ba dentro la presa se . d Porque la línea centra l e . te su uso estaba muy d1funant1guamen , de la laguna o estanque Y dido. __ resa iniciadora se ubica en el punto En este método , una pe.quena p 1 y el inuro de la presa se eleva 16 extremo de aguas abajo (figura · ) s arriba. Las colas se des~a~g~n ado de agtta d l tanqt1e 1n1c1al l l Ptogresivamente sobre e . . · dor y ct1an o e es . d l dique inicia . P· elevar el mL1ro desde la parte superior e repite el ciclo. ara r· . y se de la st1per 1c1e ·que 1 1 '8tá casi lleno se eleva e l d ma te.rial se ton a . ~ . 1 , . métodos , e 1 iclo se repite con n1as 1a presa se usan var!os te depositadas Ye. ,e ruesa ele las colas. de las colas prev1amenstruye de la fra~c!º:n ~iacia el interior del encia el muro se con finos se dirig 1 ¡fos os da por ciclones 0 gr ' 3 6 ue (figura 16. 2 Y 1 · ). y
508
Eli1ninación de las
coas 1
Descarga de colas por medio de grifos fuera de los díques Tubería de conducción principal
f Orilla
Diques subseauentes de arena compacta
Embalse
Dique de libre
Lamas
Arena
Superficie original del terreno
Figura 16.1 Presa de colas aguas arriba.
Relleno con arena al final del ciclo una vez que la lfnea de colas . . . ,___ . """....-: se mov10 .... ~
Ciclón
'·
'
Lamas
Arenas
----....-------~--------z::::::o::::
..
Embalse
.
Lamas
Figura 16.2 Construcción de una presa de colas aguas arriba utilizando ciclones.
Las principales ventajas de la construcción aguas arriba son el bajo costo y la velocidad con que es posible elevar la presa incrementando sucesivamente la altura del dique. El método tiene la desventaja de que el muro de la presa se construye sobre la parte superior de las lamas sin consolidar previamente depositadas retenidas detrás del muro. Existe una altura limitada hasta la cual se puede elevar este tipo de presa antes de que ocurra una falla y las colas fluyan hacia aft1era, a causa de esto, e1 método de construcción ag11as arriba actualn1ente se usa menos. El método de aguas abajo es un desarrollo relativamente nuevo d. ñar que ha evolt1cionado como resultado de los esfuerzos para ise métodos para construcción de presas de colas más grandes Y segura~ Este método es básicamente lo inverso del método de aguas arribªj ee traslada ag11as abajo y la presa permanece cimentada sobre las
=
16.3 Construcción del muro de Ja presa de colas utiliza.-ido descargas de
es.
ll'Uesas (figura J 6.4 ~ La mayor parte de los procedimientos requieren el uso de ciclones para producir el arena que se use en la construcción
de la presa.
La
construcción de la presa aguas abajo es el único método que Per.... 1nite e1 diseño y construcción de las presas de colas siguiendo
Embalse
Diques subsecuentes construidos por etapas usando arena de colas, pedacería de roca, o material de
préstamo
510
Eliminación de las colas
nonnas aceptables de ingenier1'a. En las áreas sísmicas todas las presas de colas y todas las presas principales deben ser construidas usando alguna forma del método aguas abajo sin tener en cuenta la ubicación. La mayor desventaja de la técnica es la gran ca11tidad de arena necesa.. ria para elevar el muro de la presa. En las primeras etapas de la operacion tal vez no sea posible producir volúmenes suficientes de arena para mantener la cresta de la presa de colas sobre los niveles del estanque ascendente. En tales casos, se necesita una presa iniciadora más alta o se aumenta el suministro de arena con relleno prestado, pero estos procedimientos incrementan el costo de la disposición de las colas. El método de línea ce11tral (figura 16.5) es una variación del que se usa para construir la presa aguas abajo y la cresta per1nanece en la misma posición horizontal a medida que se eleva el muro de la presa. Este método tiene la ventaja de requerir volúmenes más pequeños de arena de relleno para elevar la cresta hasta cualquier altura en particular. De este modo la presa se puede elevar más rápidamente y existe menos problema para conservarla adelante del estanque de colas durante las primeras etapas de la construcción. Sin embargo, se debe cuidar la elevación de la cara de la presa aguas arriba para asegurarse de que no se desarrollen temporalmente pendientes inestables. Se pueden construir presas de colas muy estables de roca de desecho o corteza terrestre con material de las operaciones de minado a cielo abierto, de acuerdo a las circunstancias locales (figura 16.6). Ya que para la construcción de la presa no son necesarias las colas, hacia el interior del estanque se pueden alimentar sin separación de las are11as de las lamas. En algunos casos la producción de sobrecarga no basta para mantener la cresta de la presa sobre el estanque de las colas y es necesario combinar roca de desecho y relleno de arena de colas para producir una presa económica y segura.
Diques de arena compactada Orilla
Capa drenadora
Primer dique impermeable
Arena
Figura 16.5 Presa de colas de J1nea central.
Lamas
JAéf<)tÍl' s lle d i,\'f' r> ,\' i <:i ó 11 el e' ¡as r (J la .v
5 11 .... -----. . . .. - . -----e= . . . _
,,,..,.
,_
.
Orilln ;>
Parod
Pu red
111 tt~r 1o r
Cort116n 1n1por -
ex tor101
~lor n1oublc
n1cnblu
pnrn1Publo
---
.
Desauue por n1n1ltO dtl g1 \ iv i (
Figura 16.6 Presa construida con sol)rct'
En la oper·ación de la Texasgult' Canat1á Ltci., en Ecstall (Kiti(t Crcck), 6 se ll tiliz,1 t111 método (111ico {fe col¡1s. 1:-1n1·c~1 ele t'li111i11acié)t1 de colas co11sis te de 3 ,000 '1cres ci rct111ci,1cl os tJOr t111 d il1 t1e ele grnv¡1 . Las colas de 1,1 co11cc11tradora so11 espcs¡1ti,1s y l10111beaci¡1!) l1ast~1 t111 grifo ce11t1·al localizac.io dentro c.ic la presa . El sistc111a cst¡í ciisc11,1tfo para construir· una 111ontaña de colas c11 el ¡írea cc11tr¡1l y clt' L'ste 1110<.lo mantiene la é1ltt1ra del perí111ctro del dic.1ul' a t111111í11i1110 . La erosión de la presa debida al vie11to y la llt1vié.1 c.1f'ectc.1 st1 cst,1bilidad y produce proble111as an1l1icntc.1les. Para con1batir esto Sl' usan muchos métodos ' tales co1110 la veget,1ción en las orillas. de J¡1 Presa 7 y la estabilización química para fonnar una costra resistente
al agua y al aire. . . n · pacto vistinl sol)rc el 111cllto a111l1tL'11. 1111 , · s presas ele co as t1e11e11 t1 . . 1 La te d bº : ·' inétrica natural. 1'al vez cl rnas sobrcsal~cnlc e ido a su forr11a gco t, .· 'L' ·xtiL'llll~ co11t111t1~1sca e1 tipo . b. CllYO I11Uf0 C.X t:ttors t;, de aguas a aJO, ., ·t , ·e tcr 111 ¡11c. Si11 c111l)41 rgt), lile t t . . ., ,tac1011 l1as a l]lll,; s n e y no puede 11a JCT vcgc ' , i , la prcs , 1 1 · p·1 ""t J con roca no pir1t1ca. º lte la fvtllll~i<)tl (e 1111 , \,; l secuenten1c1 re-vegetación Y con i')
ª
'
h. .lim inación de las colas
512
~-~~- 24m ------1 Desagüe
Camino
¡
V"'getación Capa vegetal superior
Arcilla
--~ -
Pas ta del molino
- -------------Agua
18m Roc a pirf tic a
Roca no pirltica
i.-- - - - - - - - - - -- 111
=~
- --· --
Colas
-
Nivel freátic o
m
Figura 16.7 Represa Flambeau pro puesta.
El problema más serio que se asocia con la disposición de las colas es la liberación del agua contaminada, lo que se ha investigado ampliamente. Los principales efectos de la contaminación se deben al pH del derrame, el cual puede causar cambios ecológicos; los metales pesados disueltos, tales como el cobre, plomo , zinc, etc., pueden ser letales para la vida de los peces si se mezclan con las corrientes de agua de la localidad; sin embargo, los reactivos de la concentradora que generalmente sólo están presentes en muy pequeñas cantidades, pue• • den ser dañinos y los sólidos suspendidos que deben ser mínimos s1 las colas han pasado largo tiempo dentro de la presa, permiten de este modo que los sólidos se asienten y produzcan un decantado claro. La figura 16.8 muestra una representación generalizada de las pérdidas Y ganancias de agua en una represa de colas. 8 Dec antar/ recuperar Evaporación
Precipitación
Precipitación
Resurgcncia por ~b~-~ de la presa
.. -- ------
-=--=- - . .,;,- -- - - - --- - --.=--_-_ ----
--=-=-=-~ - --------
Perc olación al subsuelo y al agua subterránea
Figura 16.8 Pérdidas y ganancias de agua en una presa de jales típica
Co
.. ,,
513
e a ~r
·pi a · .. . ... e ,., Lia. Cion ~ e\aporac1on: las ,·elocidades (1~ ~ .P f en on rol · ~··E,..T'. , .r,w·orio · ·ar · ~· ar en gran medida. Es más é1 ~ {)efi~ la contaminación de la~ aguas naturales eo ez e ..,p es i e~ e · · d · ... umm1ento superficial hacia ~ ,p: ~ ,!...... an ~-- era·on -- se deben instalar diques de intercepQ')at. .., ............... "....~n ·car a :an idad de agua que se pierde hacia una . erra ea: _ero ésta se puede reducir. al mínimo seleccio~'!~ ti ..... "' , "ondo L'T~p:ern1ea le o sellando con una capa artifiaa e a e · ~1: "4chas · eoc: se reduce la inftl{ración a tra\Tés del muro por a c-apa ·e lama imper111eable sobre la cara de aguas r-sa: ~ero esro ~s C•stoso muchas minas prefieren usar rena~ e libre permeable~ con un estanque de infiltración SIIDZ o e a~o de la presa principal. desde el cual el agua se puede . . . .,.. . . ·z -=i ~stanque de las c;Qias. Si el muro de la presa está e c,e C1 !
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romp e o
e . oca por adora de metal, o colas de sulfuro. con frecuenciz a · - .tración está altamente contaminada debido a su contacto con as . .ola~ sólidas • ' se debe tratar separadamente . Amen do as colas son rratadas con cal para neutralizar los ácidos y precipitar los metales pesados como hidróxidos insolubles antes de bombear os a la presa. Esras colas era tadas se pueden espesar Y el dmame. ibre de los metales pesados~ se regresa a la plantad~ beneficio (figura 6.9 , reduciendo así la entrada de agua y contaminante a
º
la presa de e.olas.
· . b ntrol en las entradas )' salidas de agua Supon1endo un uen e.o d 1 .._ , . rtante al realizar el control e a con~ la presa: el factor mas unpo ·t el exceso de agua de t .... =., t do usado para ex raer .....uacion es e1 me o ·as las instalaciones de dela sa-15 son necesar1 . J>Jesa. En todas l.a~ pre .da del exceso de agua libre. Un d1sefio Qatado, para per11uttr la saü . ~Jtas fallas ma~'ores en las pre•
Oename al molino
SubfluJO a
ta presa de fa les
l
FismS 16.9 Trata111iento de as
colas con cal.
E'limi11ació11 de /as e
514
1
01as
sas.11 Muchas presas antiguas usaban torres de decantación con líneas de descarga que corrían a través de la base de la presa l1asta t1na casa de bombas situada aguas abajo. Las fallas de tales estructuras eran frecuentes debido a las altas presiones ejercidas sobre las tuberías. lo que produjo pérdidas incontrolables de los fluidos Y de colas aguas abajo. Las casas de bombas flotantes o móviles, situadas cerca del estanque de colas, se utilizan mucho en la actualidad. La circulación de agua decantada es cada vez más importante 12 debido a las presiones de los gobiernos y de los ecologistas. Se debe recuperar del estanque de las colas tanta agua como sea posible para volverla a usar en la concentradora y el volt1men de agua fresca de reemplazo que se emplee, debe mantenerse a un n1ínimo. La diferencia entre el volu1nen de agua total que entra al estanque de colas y el volumen de agua recuperada más las pérdidas por evaporación se debe almacenar dentro de las colas en la presa. Si esa difere11cia exced·e el volumen de los ht1ecos en las colas almacenadas, ahí se for1na un exceso de agua libre que puede aumentar 4 hasta cantidades extremas en la vida de una mina. En la figura 16.10 se representa un sistema típico de recuperación de agua de la presa. La principal desventaja de la recuperación de agua es la recirculación de contaminantes a la planta de beneficio, los cuales interfieren 13 con procesos tales como la flotación. Sin embargo, se ha mostrado que los problemas de n1olienda con agua recirculada se confinan principalmente a los circuitos de flotación selectiva complejos~ debido al uso de varios activantes y depresores, qt1e se pueden usar en cantida·
Presa principal Embalse de colas Bomba de flota -r .
Presa de ció....n 1nf1ltrac16n ·
Bomba ,,,_,,,....------de flota c16n
Embalse de infiltración
Agua de reemplazo
Colris del molino
Figura 16. l O Sistema de recuperación de agua.
•
Referer1c1as 515
des co11troladas en secuencia y que pueden t recirc11lad<1 . Gcneralmente el tr t . es ar presentes en el agua amiento del · co costo extra o sin gasto ad· . agua comge esto con ic1onal po . ' po . necesita t111 tratamiento similar pa d rque en cualquier caso se ra 1a escarga . Los con1p l CJOS de metales co n cianuro . · y am · . mente propensos a la estab·i· . , on1aco son espec1al1 izac1on Y solubi1 1 ·z . , 1 ., , tica y requieren un tratamient 0 . acion en so uc1on caus. especial, en vez de la neutralización directa con cal. El . de flotación . . ozono se usa para ext raer 1os reactivos incluyendo el cianuro, . . sales sulfúricas y am·1nas de 1os derrames. 1 4 Este. resulta muy · , ef1c1ente ' en especial en el caso de ¡os cianuros compleJOS Y es mas apropiado que la clorinación alcalina con la cual el
ª
c~~nuro se
oxida.ª cianato,
15
y éste produce dificultades en la aplica-
c1on del agua recirculada purificada. Muchas veces la naturaleza mineralógica de las colas proporciona un control natural de la contaminación. Por ejemplo, la presencia de minerales de ganga alcalina tales como la piedra caliza se vuelven menos solt1bles a los metales y neutralizan los productos de la oxidación. De esta manera, dichas menas presentan menos problemas que las de
sulfuro asociadas con gangas ácidas o neutras , las cuales se oxidan para producir ácido sulfúrico y, aparte de la acidificación del agua, consumen también el oxígeno disuelto. El tratamiento químico de ~os derrames es indispensable · la neutralización normalmente se realiza por cal, la que precipita l~s metales pesados y ayuda a la floculación 16
Ytambién reduce la acidez.
REFERENCIAS
. . Drs. N Tlze t:izvironrnerztal Problems oJ 1.azlzngs l. Down, C. G., Stocks, H., Y Pryor, R .. · 1 ent Research Report 17 (1976). posal at Metal Mines, Dept. of the Enviro ~º and-ftll in deep metal mines, US Dept. of 2 MN D R Hydrau 1c s · e ay, L. M., y Corson, · ., 1975 ) the Interior, Bureau of Mines, JC 8663 <.in s disposal. Min. Mag. 345 (mayo de 1977). l. Down C G y Stocks J. Methods of tail ilg. dan1s Cf.~f Bull. 28 (abril de I 972). ' 'construct1on · of .ta 1ngs . Dzsposal . Klohn' E· J · Design and f tailings• in Toilzngs Toda)' (cd. ' ... ., rtat1on o ' . McElvain R E y Cave, l., Transpo san 1:-ranc1sco, 1973. C. L. ApÚn °(::;. O. Argall)' MiJler Freem;;I¡ JJu//e ti11 6 7' 105 (mayo de 19 74 li Amlden M p The Ecstall Concentrator. d" .· .. n approact1 to the vegetat1ng o s mes ' . ., F The R110 c~•iu· lllU. J. R. C., y Nothard, W. ., ) .. dis osal ~li11. 1itag. 25 4llm1 JlS Afri JMJ.f 74 t 97 ( 1973 · 1 oblenis of tadings P ' ' ' C . G ., .y Stoek s,'J ., Environn1cnta pr . t 1 .11l1pact 1::1an1t>eau pro3cct, 3 1 de 1977). d of cnvifo1111 cn • R case stu Y . 1 , R. W. y May, I·,. ., ' . nin tlle base netal rnining inCong J 63 39 ( 1977). nt of ,va ter poltut10
1
~nd
. , ' Abaten1e t, J. W., y Conn, K., de 1971). , Can . Min. J 5 7 (marZº
)i
p'
DICE I
inera es e as menas metálicas
<.A
Metal ALUMINIO
Pri1zcipales aplicaciones Donde se requiere ligereza, alta conductividad térmica y eléctrica, resistencia a la corrosión, facilidad de fabricación. Forma aleaciones de alta resistencia.
ANTIMONIO Las propiedades de resistencia a la flama de los óxidos se usan en textiles, fibras y otros materiales. Aleado con plomo incrementa la resistencia de las placas de los acumuladores, hojas y tubos. Importante elemento de aleación para baleros y tipos de imprenta. Limitado uso en la ARSENlCO industria. Pequeñas cantidades aleadas con cobre y plomo t>ara e ndu1'ecer
lo~
Minerales de mena BAUXITA Diásporo Gibbsita
Fórmula AlO(OH) Al(OH) 3 AlO(OH)
%Metal -
1Den. Rel.
3.2- 3.5 2.3-2.4 3 0-3.1
Boehmita
ESTIBINA o ESTIBNITA
Sb 2 S 3
Arsenopirita
FeAsS
71.8
46.0
4.5- 4.6
5.9-6.2
.......
Ocurrencia/asociaciones
00
Bauxita la cual se presenta en for111a masiva, en una mezcla de minerales tales como el diásporo, gib bsita y boehmita con óxidos de hierro y sílice. Aparece como tierra residual del intemperismo y lixiviación de las rocas en climas tropicales. Minerales de mena principal. Principahnente en granos de cuarzo y en reemplazamientos de roca caliza . . Asociada con galena, pirita, rejalgar, oropimen te y cinabrio.
Ampliamente distri buido en las vetas minerales co11 l as menas de estaño, tungsteno, oro y
A
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AlcriiJr> l1:1 sl~1 el 4'~, C(1t1 CC>l)rC 1)~1rn r1ft)<\11clr alcn!!Í<>Jll''I
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As 2S 3
11 1~ I{ JL I()
Bc 3 Al 2Si,,0 111
70 1 61
5
3.5 3 4-3.5
2.6-2.8
y i1 l:i -
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rc11c1rtc~.
1,nlc1C18, v6lvt1l~1!1 y l1cr1·:.u11icn1as fi pruct>f! 'le cl1iil¡'>;it:. s~ ll &:I en lfl
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l>rij<.1 p!1 r1t(1 (lo ulenclí-111 1)arn
-
~
excede a la demanda , comunmente se considera como ganga.
cor• l"lM1t1n; 1:11\ fill:::tCi(lflCN Sú ll tia11 ,~nrf~
Frecuentemente asociado en las vetas minerales en menores cantidades.
~
-t.,
~
.......
-.--
~.
Unica fuente del metal. Frecuentemente minado como piedra preciosa, esmeralda, • agt1a1narJna. Cornúnmcnte se halla como mineral accesorio en Jos granitos de grano gnJcso (pcg1natitas) y otras rocas similares. Tan1 bién aparece en venas de calcita y mica esquistosa. Como tiene densidad similar a los minerales de la ganga es difícil separarlo por otros medios que no sea la selección manual. T:n menores cantidades se asocía con plata, plomo, zinc y menas de estaño.
(")
A
c.,
Vl
\O
-
v. N o
--
Metal BISMUTO
Principales aplicaciones mecanismos de seguridad, tales como rociadores térmicos. Mejora las propiedades de moldeo cuando es aleado con estaño y plomo.
Minerales de mena
Fórmula
% Metal
Den.Rel.
.
Bismu tinita
Bi 2 S 3
81 .2
6.8
Greenoquita
CdS
77 7
4.9- 5.0
1
CADMIO
Rocío y recubrimiento electrolítico a prueba de oxidación del acero cobre y latón; producción de piginentos; placa negativa en los acumuladores alcalinos;
•
estabilizadores plásticos. CE.S\O
Su bajo potencial
Ocu"encia/asocúzciones
POLUCITA
8curre en asociación • • • con magnetita, pmta, calcopirita, galena y esfalerita y con las menas de estaño y tungsteno. La mayor parte del bismuto se produce como subproducto de fundición y refinación de cobre y plomo. Se encuentra asociado en las menas de plomo y zinc, y en muy pequenas cantidades con muchos otros minerales. Debido a la volatilidad del metal; principalmente se produce como subproducto durante la fusión y reimación del zinc.
Cs4Al4S1Q
Jo.o
~
"t:3
~.
::1
-.
~
f")
2.9
Ocurre e.n pegmatitas
~
0
de lonlzacJ6n
26 .H 2 0
CROMO
Se usa principalmente como elemento de aleación en aceros para dar resistencia al desgaste, corrosión y calor y aumentar la dureza y tenacidad. Se utiliza como recubrimiento electrolítico del hierro y del acero . La cromita se usa como refractario de caractcr{sticas neutras. Se usa en la prodt1cción ele l>icro1natos y
Lepidolita (mica de Litio)
CROMITA
46.2
~
-
~
comp lcjo. Mineral raro. Aparece en las pegmatitas, frecuentemente en ., • asoc1ac1on con turmalina y espodumena Frecuentemente lleva trazas de rubidio y • cesio. Se halla en las rocas de olivino y • serpennna. Frecuentemente se concentra en suficiente cantidad en las capas u objetivos con los que se va a trabajar. Debido a su durabilidad, algunas veces se encuentra en las arenas }' gravas aluviales.
2 8- 2 9
K ( Li,Al) 3 (Si,Al).i 0 10 {0H,F) 2
FeCr 2 0 4
-· ::s
minero lógico
pen11fte u tflizarlo
en Jas celdas fotoeléctricas, tubos fotornultiplicadores, espectofotómetros, detectores de rayos i11frarrojos. Uso farmacéutico mínimo.
·~
de caráctet
4.1- 5.I
•
~-
~
...... ~ f'.
~
c.,
:::s ~ .....
~
c.,
~
~
~...... C"')
-
~
c.,
otras sales en el ct1rtido, teñidl1 y 1>igr11c:n 1\'>s. C'Ol1J\ 1~1'0
producción de aceros de alta temperatura y aleaciones magnéticas. Tainbién se usa como catalizador en la industria química. El polvo de cobalto se usa como cemento en los carburos sinterizados de las herramientas de corte.
Carrolita Linneíta
CuCo 2 S 4 Co 3 S 4
20.5 58
4.8- 5.0 4.8- 5.0
CALCOPIRITA
CuFeS 2
34.6
4.1- 4.3
•
COBR l·:
Se usa donde es importante alta conductividad , . term1ca o electrónica. Alta resistencia a la . , corros1on y facilidad de fabricación. Se • \tsa en varias aleaciones: latones. bronces
' _J
frecuentemente juntas, con arsenopirita, plata, calcita y minerales de níquel. La carrolita y linneíta algunas veces se encuentran en pequeñas cantidades en las menas de cobre. Normalmente el cobalto sólo es • constituyente menor de las menas de cobre, plomo y níquel, de donde .. se extrae como subproducto . Principal mena mineral. Más frecuentemente se encuentra en venas con otros sulfuros, tales como galena, esfalerita, pirrotita, pirita y también casiterita. Los minerales con1u nes de ganga son el ct1arzo, calcita, dolomita. Disen1inado con hornita y pirita en los
de aluminio, etc. CALCOSITA
(.~ll
-.s
7~J. 8
N N
depósitos de cobre port'írico. 5 .5 5 .8
1::-rcctJe11 tcn1 en te
,'.b... "t:s
,,,_
:::s
-·
~
r.:.
tb
:c. ::s
•socla4 a con cuprita y cobre
-.... ----~
"""I
nativo. BORNITA
4.9 -5.4
63.3
Cu 5 FeS"
.
COVELITA
66.5
CuS
4.6
~
..~.sociada con calcopirita ~t
•
~
...... ~ ...
calcotjt:i e.n Yetas .Ueau·nas ,-eces como sult~uio ,p .r.i mario
:::::
~
en
•
las \1'etas :pero mJ.S comúnmente como sulturo secundario con la calcopirita= 1
CUPRITA
~\.;\LAQt:lT A
Cu~O
-
Cu
Tenantita
Cu~ .\s ::S-
5.9-6. 2
..
~.,
.)
~
.)
100
5., .5
(\ .ir1able)
(' .ir1Jbl~l
4Cu~S.Sb 2 S 3
5 2.1
4.0
8.9 4.4- 4.5 4.4-5. l
2CuC0 3 Cut OH )1
-....•
~-
-~ •
-
~
~
oxidadl de Jos 1.~on
malaquit J . .izurita~ )' C al COSl.f..J. F recuen temen te. Jso~iada co·n 3.Z·urit:i. cobre .n ati''º ~, cup.r ita en !!l zon.i º°'id:.id:i. Oct1rre en re~ueñ:is C.lntid:ldes con o: :o~ n1ine-:-Jles de. cobre. La tenmtit:i •\' ia tetrJedrit.J se en('t1entran en lJs vet3s de los n11i1er.iles
de
cobre. plomo ). 11r1('. L3 tctr.icdritJ pl~1t~1.
ma~
1\zurita
-... :::
calcositJ •\' bornits. Se enc.u entra en la .z ona depósitos.
CuC0 3 .Cul0H )2
Nativo
Tetraedrita
88.8
:::::
~
55
3.8-3.9
e'\.tenJidJ \
co111ú11 en ltl S \et,1s plo1no )" l'lltJ Oct1rre en 1on.1 ox1Jada no dift1nJida 1.'0n10 la 111al.1q ti ita.
Vl
t-.l
w
-
-
Metal
Pri11cipales aplicacio1zes
COBRE
<.IALIO
Minerales de me11a
Fórmula
Enargita
CL13A5S*
Industria electrónica para la producción de diodos emisores de luz. Usados en las memorias electrónicas para co111putadoras.
Se presenta con algunas 1nenas de zinc, pero sin minerales de mena importantes
Gl:RMANIO
Industria electrónica
Argirodita
ORO
Joyería uso monetario. electrónico, cirugÍa den tal pla<.1ueado decorativo
NATIVO
3
- -------- -
-
Metal 48.4
Den. Re/.
4.4
1
~
.
''
3Ag 2 S.GeS 2
83
6.1
85-100
12 20
(Aleado invariablemente con plata. cobre y otros n1c tales)
N
Ocurrencia/asociaciones Se asocia con la calcosita, bomita, covelita, pirita, esfalerita, barita y cuarzo en los depósitos próximos a la superficie. Alrededor del 90o/0 de la producción es como subproducto de la producción de alumina. También se encuentra en las cenizas de carbón y polvos de chimeneas. Se halla con la esfalerita, siderita y marcasita. Sin minerales de mena importantes. La principal fuente es el vapor de cadmio de la sinterizació n de los concentrados de zinc. Diseininado en los granos de cuarzo • frecuente111ente con pirita, calcopirita,, galena. estibnita y arsenop.irita. También se encuentra a1uvia1n1entc e11 las corrie nte.<> y otros sedi1nen tos. l ~l
~
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l"b. =:$ ~
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conslo•••••• aurífero de Afttca d ~1 Sur c1 ·u .n den6 sit
· ' ' aluvial eon~'lidaiJ ~, . ,;'
Silvanita Calaverita HAl:NIO
Reactores nuclear,cs navales, bombillas de destello, cerámica. :aleaciones
,( AltAg)J C2 Ati "'f.,e2
24.5
7.(J 8.3
43.(>
Ci. ()
Sin minera'Jcs de .mena.
~·
l... cJS teluto!J <'' cur.ren er1
''t<'
las mena' de d Kalgoc>r11c dc1 c>este de Au strali~ . l'roducído cc>:mo co·prod1 u c t<) de la esponja de zirconi......
...
~
.... ....:..,
,..,. .... . .-.. ~
.....
~.
refractarias y esmaltes. \Nl)\()
\~1ectrónica ,
componen·t e de
aleaciones de 'b ajo ·p u nto de fusión y soldaduras, recubrimiento protector sobre vajilla de plata y joyería. HIERRO
Industria del hierro . y del acero.
,...,. ,_, ~
,:,,,
Ocurre como elemento traza en muchas menas.
HI::MATITA
MAGNEl "ITA
Recuperado de Jos residuos y polvos de chimenea d e
algunas :Cu ndiciones de zinc.
Fc 203
70
Fe 3 0 4
72.4
5- 6
5.5- 6.5
Mena de hierro m ás importante . O c urre , en rocas 1gneas y filones. Ta1n bién como oolitas o material cementan te en las rocas sedimentarias.
El único mineral ferromagnético . Ampliamente
(.A
t-.J (.A
-
A1etal
Pri11cipales aplicaciones
Minerales de mena
Fórmula
3
Metal
Den. Re/.
u. tv
Ocun-encia asociaciones
°'
distribuido en varios ambientes, incluyendo rocas ígneas y metamórficas, y depósitos de arena de playa.
llll'RRO
Geotita
Fe 2 0 3 .H 2 0
62 9
4 0-4.4
Limonita
Oxidos Férricos hidratados
Yartable
3 6 4.0
Siderita
FeC0 3
Pirro tita
FeS
Pirita
Fes., ~
48- 63
48.J
61 .5 (\aria ble)
46 .7
3.7 3.9
4.6
..J. 9 . 5.2
Ocurre muy esparcida, asociada con hematita y limonita. Herrumbre natural, la geotita es el principal constituyente. Muchas veces asociadas con hematita en los depósitos intemperizados. Ocurre en forma masiva en las rocas sedimentarias y como • ganga mineral en las vetas que llevan pirita, calcopirita, galena. El único mineral sulfurado magnético. Ocurre diseminado en las rocas ígneas , ' comunmente con pirita. calcopirita y pentlandita. Uno de Jos minerales sulfurados más
~
~
~.
:::J Q..
-.
C'") ~
........
dlltrlbuld ,para la produ
' ido sulfúr,co. frecuentement con 41dera como 2anKl3,
PLOMO
BateJ{u.
C1ALI·:NA
Pl>S
86.b
7.4 7.6
m.tldmientOA y tubería
retlltentea a \a corrosión, aleaciones, p\gmento1, protección de
Mena más importante d plomo ampliament di,tribuJda. Ocurre en vetas frecuentemente con edllertta, pirita
;a
cakophita
tetraedrlta y mineraltt de pnp, tales com cuano, c1klta, doJomJta. balf a. y fluon;
radiaclóa
TambMnen pe,matitas y ...~, ,c uerpos de
reempl•zam.iento en rocas doJorn(tlcat y de piedra caliza. con grana•s. feJde1pat piroxeno. rodonita biotita. f recue:nte111ent contíene harta 0.5 ºlo A& Y eJ fuente importante de
este metal Cerusita
PbC03
77.5
6".S-11.u
f~n zona oxidada~ 1
vetas de plomo asocláda con galem y esfal~~1~
...,
Metal
Pri1zcipales aplicacio11es
Mi11erales de 1ner1a
Fór1nula
% Metal
Den. Re/.
~
Ocurrencia asociaciones
00
---·~~--------------------------------------------------------------------------~------------------Anglesita PbS04 68.3 6.1- 6.4 Ocurre en la zona PLO.MO oxidada de las vetas de plomo. Se presenta en las vetas Jamesonita 5.5- 6.0 Pb4 FeSb 6 S 1 4 50 8 con galena, esfalerita, pirita, estibnita. Aparece en las ESPODUMENA LITIO Metal más ligero. L1AIS1 2 0 6 3. 7 3.0-3.2 pegmatitas con El carburo de litio se usa en lepidolita, turmalina la producción y berilio. de aluminio. . Mineral raro que se Am bljgonita Se ttsa como 2LiF.Al 2 0 3 .P 2 0 5 4.7 3.0-3. l halla en las pegmatitas base de con otros minerales lubricantes de litio. de propósito Lepidolita 111últiple. Se LíF.KF.Al 2 0 3 .3Si0 2 1.9 2.8- 3.3 Mica que se usa en la encuentra en las pegmatitas con otros fabricación minerales de litio. de baterías de litio. Tiene gran No es una fuente aplicación en Tt1rmalina Boro Silicato 1.0-3.2 la industria comercial del metal. Complejo de , . ceram1ca. Algunos cristales se Al, Na, Mg, Fe, Tiene muy usan como gemas. Li, Mn poco uso en Aparece, en . granitos . forma pegmat1t1cos, pizarras MAGNF.SlO
metálica. Se usan pequeñas cantidades en las aleaciones de aluminio para \nct:emcnt.aT
• y gneis.
La mayor parte del magi1esio es extraído de Ja salmuera más bien que de menas 1ninorales.
~
"t:J
~.
;::r t::l.
-.
~ ~
Dolomita
usa para desulfurar el anabio. Se agrega al hierro colado para producir hierro modular. Se usa en la protección catódica, como reactivo en el procesamiento de petróleo y como agente reductor en la producción de titanio y • • z.ircon10.
Magnesita
Mg0l(C03)2
MgC0 3
13
29
2.8-2.9
3.0-3.2
Mineral usado en \a
~
-·
manufactwa de
'::l
~
refractarios. Se encuentra como mineral de ganga en las vetas con galena y esfalerita. También se presenta ampliamente como mineral for111ador de roca. Usada principalmente para cernen to y ladrillos refractarios. Frecuentemente se asocia con la serpentina.
~ ~ t., ~ ~
S' c., ~
~
~
~
c.,
~
~
~
i:::.' ...... .....
n
$:)
c.,
1
Usos ,e structurales donde se • requiere ligereza~
fundición a ., pres1on.
Carnalita
KMgCl 3.6H 2 0
Brucita
Mg(0H) 2
9
1.6
42
2.4
Se halla con balita y silvina. Se encuentra en las piedras calizas dolomíticas y vetas de talco, calcita y en la serpentina.
Ul
l'..)
'°
V\ (;J
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--
~
-
~
-
Principales aplicaciones
Metal -
.
MANGANESO l:;- erroaleación muy importante. Alrededor de 95°/o de la producción se usa en la industria del acero y la fundición. El resto principalmente en la fabricación de pilas secas y y sustancias , • qu1m1cas.
MERCURIO
Aparatos eléctricos • instrumentos científicos, fabricación de pinturas, celdas electrolíticas solventes para oto, fabricación de dtogas y ~u~tanc\as
qu {nüca'!\.
·
3
Metal
Den. Rel.
Minerales de niena
Fórmula
PIROLUSITA
Mn0 2
63 2
4.5- 5.0
Manganita
Mn 2 0
62.5
4.2- 4.4
Braunita
3Mn 2 0 3.MnSi0 3
3
Psilomelano
Mezcla de óxidos de Mn
CINABRIO
HgS
78.3
4.7- 4 8
3.3- 4.7
86.2
8.0-8.2
Ocurrencia /asociaciones
Q
Frecuentemente s~ encuentra en la zona oxidada de los depósitos de mena conteniendo manganeso. También aparece en las vetas de cuarzo y nódulos de manganeso.
Se pre sen ta en asociación con barita, pirolusita y geotita y en las vetas de granito. Se halla en vetas con otros minerales de manganeso. Se encuentra con pirolusita }' limonita en los sedin1entos o vetas de cuarzo. Unico mineral importan te de merct1rio. Aparece en las fracturas en las rocas sedimentarias • • cor1 ~11r1ta. estibnita Y rejalgar. Los 1ninera1es de ganga comunes son el c uarzo, ca lcita. barita y calccdonju .
•
~
't::s
~.
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-· -...
~
·l"':i ~
J'Jfncfpal u.a como
MOLIBDENITA
MoS 2
60
4 .7 4 .8
El metal también se
Wulfenita
PbMo04
26 2
6.5-7.0
electrodos y
partes de horno. A demás se usa
N1QUEL
como catalizador, inhibidor de corrosión , aditivo ~ara lubricantes. Fenoaleación muy importa11te debido a su alta resistencia a la cor.r osión (aceros inoxidables) También se alea con muchos metales no ferrosos: cromo, aluminio, manganeso. Se usa para electrodeposición del acero, como base. para el recubrimiento de cromo. El metal puro ,es consistente a la .• , c-orrosion v.Iesiste el
-·....
distribuido en
='!
~
pequeñas cantidades.
fe1roaleación .
usa en la manufactura de
~
Ampliamente
-
~
Se halla e n gran it os y • pegmatitas con wolframio y casiterita. Encontrada en la zona oxidada de las menas de plomo y molibdeno. Comúnmente con
~
c.,
~ ~
......... ~
c.,
3~
~
c.,
g ~
anglesita, cerucita y vanadinita.
~
""'•
~
~
PENTLANDIT A
GUARNERITA
·Nicolita
(FeNi)S
Silicato de Ni-Mg hidratado
Ni As
22.0
4.6-5.0
25-30
2.4
44.l
7.3-7.7
Aparece invariableme n te con calcopirita y a m enudo in terdesa.r ro lla do con pirrotita, milleri ta, cobalto, sele n io, p lata y m etales del grupo del platino. Frecuen tem en te se presen ta masivo o terroso, e n serpentinas descompuestas muchas veces en las menas de cromo. Los depósitos se con ocen como laterítioos. Aparece en las rocas ígneas con calcopirita: pirrotita )' sulfuro de
..
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c..,
(,,/\
w
u.
Metal
Principales aplicaciones
Minerales de mena - --
NIQUEL
~
---
(Columbio)
·
~
-
--
Den. Rel.
Importan te ferroaleación Se agrega a los aceros inoxidables , . austen1t1cos para inhibir la corrosión intergranular a las altas temperaturas.
Ocu"encia asociaciones
t...,)
-
níquel. También en las vetas con plata, arsénico-plata y minerales de cobalto .
ataque de los álcalis. Es no , . toxico y se • usa para manejar alimento y • equipo farmacéutico. Millerita
NIOBIO
% Metal
Fórmula
w
PIROCLORO (Microlita)
NiS
64 8
(Ca,Na) 2 (Nb,Ta) 2 0 6 (0,0H,F)
5.3- 5.7
4.2- 6.4
COLllMBITA (Tantalita)
(Fe,Mn)(Nb,Ta) 2 0
6
5.0-8.0
Se encuentra como cristales radiales semejando agujas en las cavidades y como reemplazamiento de otros minerales de níquel. También en vetas con otros minerales y sulfuros de níquel. Aparece en las pegmatitas asociado con zirconio y apatita. Pirocloro es el nombre que se da a los minerales ricos en niobio y microlita a los minerales ricos en tantalio. En las pegmatitas de granito con casiterita, \Volframita, esp odum ena, turrnalina, feldespato y cuarzo. Co1umbita es el nombre dado a
~
"t::J ('b, ;:s
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~
minerales ricos en niobio y tantalita a
MFTALES del GRUPO del PLATINO (Platino. paladio, • osmio, iridio, rodio. rute11io}
El platino y paladio tienen amplio uso , • en 1oyer1a y cirugía dental. El platino debido a Stl alto pt1nto de fusión y resistencia a la ., corros1on es ampliamente usado para material de contacto eléctrico y en la fabricació11 de crisoles , . qu 1m1cos, etc. Tai11bién se usa ampliamente como catalizador. El iridio también , • se usa en 3oyer1a y en aleaciones den tales y en la industria eléctrica. En las bujías de e1,cendido de los helicópteros se~ usan electrodos iridio-platino de larga vida. I~ l rodio se usa en termopares y
PLATINO NATIVO
ESPERRILIT A
Osmiridio
Pt
PtAs2
Aleación de Os - Ir
45 86
56 6
-
21.5 (puro)
J0.6
19 3- 21 1
-· ':s
minerales ricos en talio, en serie. Los metales del grupo de 1 platino se presentan en la naturaleza como metales nativos o aleados. EJ platino se alea con los otros metales del grupo de1 platino, hierro y cobre. Se presenta diseminado en las rocas ígneas. asociado con cremita y en las menas de cobre. Se encuentra en los lodos y depósitos aluviales. Se halla en los depósitos de pirro ti ta y en las vetas de oro y cuarzo. También la covelita y la lim oni ta . Se encuentra en pequeñas cantidades en algunas menas de oro y de platino, de donde se recupera como sub- producto.
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-
v.
Metal METALES del GRUPO del PLATINO
RADIO
TIERRAS RARAS.
Principales aplicaciones
Minerales de mena
Fórmula
% Metal
Den. Rel.
w
.¡::.
Ocurrencia/asociaciones
catalizadores platino-paladiorodio se usan en el control de emisiones de los automóviles. El osmio, el metal más pesado que se conoce con un punto de fusión de 2,200°C, y el rutenio, tienen poca importancia comercial. Radiografía industrial, tratamiento de , cancer y producción de pintura luminosa. El sub-grupo del cerio industrialmente es el más importante. Las tierras raras se usan como catalizadores en la refinación del petróleo ; las aleaciones hierro• ceno se usan como
Ver MINERALES DE URANIO
MONAZITA
BASTNAESITA
Tierra rara y fosfato de torio. (Ce,La)(C0 3 )F
Ver torio. ~
4.9-5.2
'
F recuen temen te se encuentra en las pegmatitas, vetas y , rocas igneas plutónicas de carbona titos.
~
~
~;::s
piedras para encendedoT de
-
Constituyente de los minerales de uranio.
-.
~
Xenotirna
YP0 4
48 .4
4 .4-5. 1
Fuente de ytrio se
n
~·
.......
(Y)
cfprros. Se usan en Ja industria cerámica y de vidrio en la producción de las televisiones a
Se usa con10 catalizador en la producción de petróleo de bajo p\on10. Se usa
Molibdenita
MoS 2
4.7- 4.8
:::s
El renio se prese11ta asociado con la
~
c.,
~
1nolibdenita en los depósitos de co brc porfirítico y se recupera corno
como catalizador con el platino.
~
........ ~-
--·
I')
~
c.,
subproducto.
Se usa
RUBlDlO
e-xtensamente en termopares, controles de temperatura y elementos de calentamiento. Además se usa como filamentos en aparatos electrónicos. El rubidio y el • cesio son intercambiables en propiedades y usos, aunque el últi1no se prefiere por lo general para cubrir una pequeña demanda industrial.
ll er CESIO
El rubidio está muy disperso como constituyente menor en los principales minerales de cesio.
v. w v.
tA
-
3
Principales aplicaciones
Minerales de mena
SILICIO
Se usa en la industria del acero y como aleación del ferrosilicio en medio pesado. También se usa, para desoxidar los aceros. El metal se usa como semi-conductor.
CUARZO
Si02
46.9
2.65
SELENIO
Se usa en la fabricación de pigmentos indesteñ ibles, aparatos fotoeléctricos, en la producción de vidrio y varias aplicaciones qu únicas. Se alea con cobre y acero para mejorar la maquinabilidad. , Art1culos de plata, Joyería, productos fotográficos y electrónicos, espejos, electro
Naumanita Claustalita Eurcairita Berzelianita
Ag 1 Se PbSe (AgCu) 2 Se Cu 2 Se
26.8 27.6 18.7 38.3
8.0 8.0 7.5 6.7
ARGENTITA
Ag 2S
87.1
7.2- 7.4
PLATA
Fórmula
Metal
Ocurrencia/asociaciones Den. Rel. .
Metal
depósitos y baterías. Ag
100 (r11áx imo)
10. 1- J J . J
o-.
Es el mineral más común, que forina el 12°/o de la corteza terrestre. Constituyente básico de muchas rocas tales como granito y piedra • arenisca y constituyente virtualmente único de las rocas de cuarzita. Los seleniuros asociados con los sulfuros y la masa de selenio se recuperan como sub-productos de las menas de sulfuro de cobre.
Estrechamente asociada con las menas de plomo, zinc y cobre y la masa de plata, se obtiene como sub-producto de la fundición de tales
Nativa
w
menas. ' Norma1111cnte se alea con ·~ ol>re.
oro, etc..
~
't:s
~.
;::s
-.~
~
-
-.
~
y aparece en \a parte
superior de los depósitos sulfurados
~
~
~ .......
de plata. Cerargirita
TANTALIO
Se usa en ciertos , • procesos qu 1m1cos
Tl ~ LUR10
y eléctricos debido a la resistencia a la ., • corros1on ex trem adamen te alta. Se usa en la producción de aceros especiales que se usan para instrumentos médicos y para electrodos y carburos de tantalio en las herramientas de corte. Se utiliza en la fabricación de capacitores. Se usa en la producción de aceros de n1aquinado libre, en aleaciones de cobre. producción de hule y como catalizador en la
PIROCLORO TANTALITA
AgCl
Ver NIOBIO
75.3
5.8
~
t.,
Ocurre en las partes superiores de los
~
-
~
~
tilones de plata junto con la plata nativa y cerusita. También como los minerales de mena, ciertas escorias de estaño llegan a ser fuente importante de tantalio.
c., ~ ~
;:s 1:)
c.,
~
~
-.....
~
~.
o
~
c.,
Se produce con selenio como sub-produc to de la refinació n d e cobre. Sylvanita Calaverita
¡ver ORO
Estos telururos m e t álicos. los cuales so n importantes m en as de
Vl
w
-...J
~
Metal TELURIO
TALIO
TORIO
Pri11cipales aplicacto1ies
Minerales de me11a
Den. Re/.
Muy venenoso y encuentra salida limitada como fungicida y veneno para ratas. Las sales de talio se usan en la solución ('lerici, un importante 1íqt1ido pesado. Metal radioactivo. Se usa en aparatos eléctricos y en la aleación toriomagnesio y otras aleaciones de torio. Oxido de importancia en la fabricación de mantos de gas y se usa en 111edicina.
Uso principal en la f abr\cación de ho]alata.
~ara
\a
l)toducc\ón de
00
Sub-producto de la refinación de zinc.
4.9- 5.4
(Ce, La, Th)
P04
1
CASITERITA
(,,J
oro y otros telururos de bismuto y plomo , son las fuentes mas importan tes de telurio.
Aparece en algunas menas de zinc, pero ningún mineral de mena
MONAZITA
Ocu"encia/asociaciones
va
-
producción de fibra sintética.
Torianita l.S1AÑO
3 kletal
Fórmula
·
Th0 2 .U 3 0 SnO~
-
8
21 78.6
9.3 6.8- 7.1
Aunque aparece en los depósitos de lodo de las rocas ígneas tales como granitos, los principales depósitos de arena de playa son las fuentes más prolíferas. Aparece asociado con la ilmenita. rutilo, • • zucon10, granates, etc. Se encuentra en algunos depósitos de arena de playa. Aparece en el lodo y los depósitos aluviales. En Jos depósitos de lodo. en asociación
A
"t:s
~-
:::1
-.
~
('") ~
.._
-·
~
con \os m\nerales (.\e
Aleación importante en la producción de soldaduras.
• aviones y aeroespacial. También se usa en, las tubcr1ai delos intercam biadores de calor en las plantas de energía y en las plantas quítnicas y dcsalinizadoras. Producción de carburo de tt1 ngsteno para
(';:
1
metales para baleros, bronce, metales para imprenta. peltre. etc. Debido a su alta • • res1stcnc1a mecánica a la ., corroston,
::::s.
,,·olframio , a.rseno pi:rita? liie.rro )'
recipientes. etc.
-
-
1110113.Zlt!l.
RUTILO
1' 10 ,
-
60
...._ t
"l
Z lr~;() lll().
~tir1eral
:icccsorio t111 l:is rocas iguc~1s. J)c.~ro lo s
dcpósi tos
<.."COt1Ó 111 icos
se c11ct1c11 tra11 c 11 J:is
nrc11as de alu,·ial.
WOLf,. RAMITA
( Fe, Mn)WO~ 5l)
7.1- 7 9
¡>la~· a
Aparece c11 las vetas c11 las rocas d e gra11ito. cot1 111incralcs tales
~
v.> \D
e.A
Metal TUNGSTENO
URANIO
Pri11cipales aplicaciones aplicaciones de corte, perforación y resisten tes al desgaste. Se usa en filai11entos de lám¡Jara, partes electrónicas, contactos eléctricos, etc. l1nportante f erroal eació n }Jara producir aceros para l1crran1ienta y de alta velocidad. Combustible nuclear
Minerales de
1t1ena
SCHEELJTA
PECHBLENDA (URANITA)
3
Fórmula
CaW0 4
U0 2 (Oxidado parcialmente variable a
Metal
Den. Rel. Ocurrencia/asociaciones
ó3 9
5.9- 6 1
80-90
8-1 o
Variable
4-5
l l30g)
Carnotita
Aut\1nita Torbcrnita
K 2 (U0 2 ) 2 (V04 ) 2 .3H 2 0 (aprox.)
Ca( uo 2 >2 (P04) :?· 1O-l 2H.,0
49
3.1
Cu(UO .. ) ...
48
3.5
(P0.._)- -l 2H 2•
20
.¡:...
e:>
como casiterita, arsenopirita, tur111alina, galena, estalerita, scheelita y cuarzo. Además se encuentra en algunos depósitos aluviales. Se presenta en las mismas condiciones que la \Volframita. También aparece en depósitos metamórficos de contacto.
La mena más importante de radio y uranio. Aparece en vetas con los sulfuros de estaño, cobre, plomo, arsénico y con radio. Mineral secundario encontrado en las rocas sedimentarias, además en los depósitos de pechbJenda. F·uente de radio. Apaiccc junto en las zonas oxidadas cor110 productos
~
~
~:::s
.....
~
~
n:.
......,,
....-·
secundario• de los
::s
otros minerales de
(":)
-
~
• uranio.
('.';)
VANADIO
Importante f crroaleación. l~l vanadio se usa en la fabricación de aceros especiales, tales como los aceros para hcrra1nientas de alta velocidad. Aun1cnta la resistencia de los aceros estructurales usados en las t\1\)crías de aceite y gas. l.as
PATRO.NITA
CARNOTITA l~oscoelita
(Mica de Vanadio) Vanadinita
VS 4 (aprox.)
Ver URANIO H 8 K(MgFe)(AIV) 4 (Si0 3 ) 12
28.5
Variable
4 5 2.9
Variable
c..,
Aparece con los sulfuros de ·níqt1el y molibdeno y en el material asfáltico. Ver UR1\NIO Frecuer1temente con camotita.
~ ~
Ei" c.., ~
-
~
.... ~
c..,
:i ~
(PbCl)Pb4(PÜ4) 3
Variable
6.6 -7.1
.....
-
Se presenta en la zona
.~ ....
de oxidación de plomo y cr1 Jos depósitos piorno-zinc. fambién se halla cor1
(°':) ~
c.,
otros minerales de vanadio en Jos scdin1cntos.
aleaciones r>atrón de vanadio y aluminio se \1san en la preparación de algllnas aleaciones a \}ase de titanio. l:.<>s Cl)ffi 'l')UCSt
de
vanadio se usan en las i11dustrias
pctrÓIC<) C
coloran te (le vidr.,i o :Y en ccraTn1ca.
.
V-
-
~
c.n
-
Metal
Pri11cipales aplicaciones
Minerales de me1za
Fórmula
ZINC
Recubrimiento protector contra la corrosión sobre hierro o acero (galvanizado), Importante metal de aleación en la fundición a presión de zinc y latones. Se usa para la fabricación de pintt1ras resistentes a la corrosión, pigmentos, empastes, etc.
ESFALERITA
ZnS
Stnithsonita (Cnlamina)
Hemimorfita (Calamina)
Marmatita
3 Metal
ZnC0 3
Zn 4 Si 2 0 7 (0H) 2 .H 2 0
(Zn. Fc)S
Den. Re/. Ocurrencia/asociaciones
67. l
3.9-4.1
52
4.3-4.5
54.3
46.5 56.9
~
3.4-3.5
3.9-4.2
N
Es el mineral de mena de zinc más común, frecuentemente asociado con la galena y sulfuros de cobre en los depósitos de filón. Además se encuentra en los reemplazamientos de piedra caliza, con pirita, pirrotita y magnetita. Se presenta principalmente en la zona oxidada de los depósitos de mena portadores de minerales de zinc. Comúnmente asociado con esfaleri ta, galena y calcita. Se en cu entra asociada con smíthsonita acompañando los sulfuros de zinc, hierro y plomo. Se e nct1 e n tra e n estrecl1 a asociación con 1:1 galena.
~
~
n:>.
:::1
-·
Q..
-
'<"")
rt>
FranJdinita
Zmcita 7 \ \ illemita
Oxido de
Variable
Fe, Zn, Mn
80.3
ZnO
58.5
S.0-5...2
La ftanklinita~ ~\nc\ta y
.5.4-5. 7
'"ille:nita apare.ce.n
~.0-4.1
juntas en un depósi~o
~
::s -· ...,, ·-~
·~
~
rnetamótíiro de colltncto en. Franklin . Ne.\ \· J e¡se}~. en u:n a dra caliza cristalina. ,oi~. . tlonde e.l dep~si:&o se t;ahaja po,r zinc }.
Zn') SiO;l
-
~
-:: ,_ -....-. -1- . . ;
·~
~~ ~
..... I~
~· ~·
ma.n~acie.so.
ZIRCONIO
Se usa, aleado con hierro~ silicio \'.• tun2steno. en \os ·reactores nucleares y para la remoción de óxidos y nitruro~ d~ acero. Se usa en equipo resistente, a la corrosión en las plantas químicas.
ZlRC,ON
ZrSiO.!
49.8
4.16 -4. -
ti
.!\i11,D. •
-
·
•
1'
....• ....
ame,,,e ~ ·~
• ....."bUl""da -;:). d 1.St.i.1
13 ...
- .:.. .1.1. l:l.)
. ~: :-:
rocas Íaleas. ·tale~ como los J-· ~to.s..
C onstitUl{e. n te COillU'll • de los residuos de ..1t'.... :!!""1·a.. -:-..... ......,, ~ g,,¡, ~ • '\..,,"" C..~ dimen t arb ~ncu~nt.ra
s -,. se
en. l~s a;-ena:s .cte pla}u a.5ociad11 con
ilmecita. :rutilo \' • monaz.r¡a.
-
~
~
~
,
APEN DICE 11
-
------
-
-
- -
--
- ---- - -
- - - - - · ----
(..A
··-··--·-
~
Pri1icipales lvfaterial
Usos
Fórrnula
De11. Re/.
ANHIDRITA
C'aS0 4
2.95
CR ISOLITA (Asbesto scrpcntinado)
Mg 3 S1 2 0~(0H }4
n1i1zeralcs de 111ena -
1\Nl·IIDRITA
l111portancia creciente como fertilizante y en la fabricaci611 de yeso, cemento, sulfato y áci(lo st1lf(1rico.
APAl'ITA
Ver ¡:osFA TOS
ASBES1'0
Materiales resistentes al calor, tales como telas a prueba de fuego y forro de frenos (balatas). ·r a111 bién el a sbcsto produce cemento, hojas para techos y revestimientos, pintt1ras a prueba de fuego , etc.
Se i)rescnta con yeso y
l1alita cor110 rc~itlt1 0 salino . Ta111bié11 oct1rre en la '·roca cin1cra ,, sobre los do111os de sal y co1110 n1incral de ganga 111cnor en los filones tic 111c11a n1ctál1ca hidrotcr111~1l. 2.5- 2.6
Na 2 (Mg,Fe,Al)~Si 8
34
AMOSITA
(Mg,Fe) 7St 8 0
3.2
ACTINOLITA
Ca 2 (Mg,Fe) 5 Si 8 0 22 (0H) 2
0 22 (0H) 2
22 (0H) 2
La scr1)entina fibrosa a1)arccc con10 pcque11ns vetas en la scr1,cntina 111as1va . La riebcckita fibrosa o asbesto aLul, se ¡Jrescnta co1110 veta e11 las ¡Jicdras de l1icrro. 1
•
CROCIOOLITA
°'
Octirre11cia
3.0- 3 4
La a11tofilita fibrosa, aparece como fibras largas en ciertas rocas metru11órficas. Asbesto verdadero que a¡Jarcce en los csqt1istos y en algt1nas rocas ígneas con10 producto de
1'A0l:.LE~n A
Cetúnica~
abrasivos.
teftacta.1'\os, polvos de
BAf>ELEYITA
aJtcra<:ión del piroxeno,. Zr0 2
5 .4· 6.0
Príncipaln1cn·t c ap.a rcce en Jus g r11v~JS co r1 zi rc:ó11.
~
"\:3
~.
~
-.
~
(")
l'b
::::;
BARITA
Se utiliza finamente molida
--e,..,
~
ilm.e nita y minerales de las tierras rara.~.
BARITA
BaS04
4.5
como agente pesado en los lodos de perforación en la industria de perforación de pozos de petróleo y de gas. También en la manufactura de sustancias químicas de bario y como relleno y ex tendedor en las industrias hulera y de pinturas. BORATOS
~
tutrllalina, coru ndum>
pulido y fabricación de sustancias químicas de • • z1rcon10.
~
._
La mayor ·p arte del mineral de bario común se encuentra en Jos depósitos de filón como mineral de ganga con las menas de plomo, cobre, zinc, junto con fluorita, calcita y cuarzo. También como depósito de
._
....
~
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-.
~ .e.o,
...... ......•
..., .....
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reen1plazo de piedra caliza y en los depósitos sedimentarios.
Se u san en la fabricación BORAX de vidrio aislante, como fundentes en \a fabricación de vidrio y esmalte. El bórax se usa en las industrias jaboneras y co.m o pegamento de cola en la fabricación de telas y curtido. KERNITA También se usa como . . , . preservativo, ant1sept1co y en los secadores de pintura. COLEMANITA
ULJ~XITA
Na 2 B 4 0 7 .l0H 2 0
l .7
Na 2 B4Ü1 4H 2 0
1.95
Ca 2 B 6 0
2.4
11
5H 2 0
NaCaBs0 9 .8H 2 0
1.9
Un mineral evaporado, precipitado por Ja evaporación del agua en los lagos salinos: junto con la hali~ sulfatos, carbonatos y otros boratos en las regiones áridas. Fuente muy importante de boratos. Se presenta como bórax.
En asociación con bórax, pero principahnente com o u n recubrimiento de las cavidades en las rocas sedimentarias. Aparece con el bóra.x en los dep ósitos lacustres.
vi
~ ~
V\ ~
00
Material
Principales minerales de mel'za
Usos
Den. Rel.
Fórmula
También con yeso y sal de roca.
BOR ..\TOS SASOLlNA o SASOLITA BORACITA
CARBONATO DE CALCIO
AR.ClLLA CH\NA
Ocurrencia
CALCITA Muchos usos de acuerdo a la pureza y carácter. La variedad arcillosa se usa para cemento y la variedad 1nás pura para cal. El mármol se emplea para construcción y piedras ornamentales. Se usa como fundente en fundición y en los procesos de imprenta. La greda y la cal se aplican a la tierra vegetal como acabado. La calcita transparente (espato de Islandia), se usa en la construcción de aparatos , . opticos. Fabricación de porcelana y CAOLINlTA porcelana china. Se u~a como tapapoTos en la fabT\cac\ón de \)ape\ .
nu'e 'Y
"(\\nt:uTas.
1 48
H 3 B0 3
Mg 3 B1 0
13 Cl
CaC0 3
*1
~.-
2.95
Se presenta en los depósitos salinos con sal de roca, yeso y anhidrita.
2.7
La calcita es el n1ineral común más ampliamente distribuido, frecuentemente se halla en vetas, ya como constituyente principal o como mineral de ganga en las menas metálicas. Es un mineral formador de roca, principalmente se explota como roca sedimentaria, piedra caliza y greda }' la roca metamórfica mármol.
,
Al 2 Si 2 0s(OH) 4
Aparece con el azufre en los volcanes y en los lagos y lagunas calientes.
A
2.6
Un mineral secundario que se produce por la alteració.n de los silicatos alun1inc;>sos y oarticularr11e11te los íeJdes p:l t<>S alc11Ij1•c>s.
Allrasivo. Le sigt1e al dia111antc }' es el 111i11eral 1nás duro qttc se conoce. La variedad coloreada se t1sa Cl)t110 piedra preciosa.
Se t1sa co1110 fundr11te e11 la fabricación de alt1111inio por electrólisis.
Piedra ~1rec iosa. Se t1sa ex tc11san1ente en la indt1 stria para propósitos abrasivos y de corte. Mineral más duro qt1c se conoce. Se usa para calzar barrenas e11 la industria niinera y petrolera .
CORl 1 NDLi ~I
(l.-sn1cril)
CRIOLITA
DIAMANTE
1
:::s
~
d ~, l . R l) l\1l) (1\1)1..' 11 -.t1cc~
•
~
J!'er MINl ' R .-\l _ l~S
Al ~0 3
'~
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.1 q 4. 1
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Oturr~ 1..•11 ' 'nrit1S f()Oll .l ' .
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r· s el l~o r1 stit.11 ~·er1te origir1:il d e '' ari.1~ ro<:as , .... n1etar11ort tl· ~1s t·o1110 111án11ol. !!nris ~· es(1t1ist ~J . ..\den1ás a11arct'c ~11 las pcg111atitas }' cr1 los depósitos alt1vialcs. l_=i fom1a i1t1J1t1ra es el es111eril qt1e t·onticnl' n1ucl10 r11agr1ético }' J1ematita .
Na 3 AIF 6
3.0
Aparece en vetas de pegn1atita en el granito con siderita, ct1auo. galena . esfale rita. calcopirita. flu orita, casiterita }' o tros rninerales. So lamente en depósitos 11att1rales en Groelandia.
e
35
Distribuido esporádicamente en tubos de kim berlita. También en los depósitos de arena de río y de playa aluvial. El diamante negro es de gris a negro y opaco y se usa industrialmente .
~-
........
~
~
("')
o
~ ~ ;::s "b
c.,
V\ ~
"°
Material
Usos
v. v.
Prir1cipales minerales
Fórrnula
de 1ne11a 00.IJOMl'f A
Importante 1natcrial de construcción. También
DOLOMITA
Den. Re/.
Ocurrencia
CaMg(C0 3 }2
2.8- 2 9
Mineral fo11nador de roca. Se presenta como mineral de ganga en vetas que contienen galena y esfalerita.
se tisa para
revestimientos de horno y con10 fundente de aceración
ESMERIL
Ver C'ORUNDUM
SALl:S EPSOM
Medicina y curtido.
EPSOMITA
MgS04 .7H 2 0
1.7
Normalmente aparece como masas de incn1stación sobre las paredes de las cue\1as o trabajos de mina. También en la zona o:-..idada de los depósitos de pirita en las regiones áridas.
Se usa en la f abricaci6n de porcelana. alfarería y vidrio. Se usa en la producción de vidriado sobre loza de barro. etc., •v abrasivo.
ORTOCLASA (Formas ison1orfas.
KAIS1 3 0 8
2.6
El n1ás abt1nda11te de todos los minerales. ,.• el n1as inlponmte llt1e se encl1e11tra en la forn1ación de roc3s. Distribt1ido pri11cipaln1ente en l:i~ . roca~ igneas. p~ro ta111bie11 en l.ls
•
FELDESPATO
-~iicrolina.
Sanidina y Adularia-
fcldespatos potásicos).
o
n1et.i111órfi('a$ ~ ~C'd itll t'I\ t .1 ri.l ~
~ ·~
..i\l.. lllTt\ t\NORl'ITA
~a·\IS1-'ll ,~
t.'.t,·\l:St~() 8
{Scri~s de. fc)nllUS dí.' f~·ldCSJl3t\)S Jlln}).i<)C'J!\.SU C'()tl
\'''º
f()r1ll\1ln <'t\1c ''nríu
.. ¡..
4'.. \. •
.2.74
...
~
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a CaAl2Si20s . t.•an1lliando progrcsivan1entc desde la albit:i . a través de la oligocla~1. andesita. lallradoritu \ bito,,·nita J1asta a11ortita).
1-:- LUORESPATO
Se utiliza prin~ipalJ11ente ron10 fundente en
1
F"Ll 0RJT.-\
a: ~
-:::s
~ ~
:::s
·~
, -··~
Ca F -..
aceración. Ta111bién en la fabricación de eql1ipo óptico especializado.
-~
..\n1pliamente distribuida. en lJs 'etas hidrote.m 1aies ~· en los depósitos de reen1plazamiento. }'ª so.la o con 2!rlena. es!·.Uerit:i. b3.rit3. cJ.lcit:i •\" Ot:OS n1inerales.
-~
,~.
--· • ~
--::.:
-
prodt1cción de ácido fll1or\1 idrico \'• t1\1orocarbonos para
.... .._ •
~
~
'~
a~roso\cs. L:.i v:uied~1d
de l)andas coloreadas CO l\Ocid:.i COtl\O Jrlall azul se \lSJ con10
piedra GRA..NATl~.
sc111i\)tecio~a
Se titi\u.a principalr1\c11tc ~º'"'º abrasi\'o parn \i1npiez.a con cl1orro de are11a de co111pone.11tcs de a\•ión ~· p3In ~l pulido de la 11\adern. Aderr1 ás ciertas
Se usa en la fabricación de YESO cemento, como fertilizante y también como tapaporo en varios materiales como papel, hule, etc. Se usa para producir yeso mate o yeso
Den.
Fórmu la
Re/. 2.3
CaS04 .2H 2 0
v. v. N
Ocurrencia Mineral evaporado, que se encuentra con halita y anhidrita en los depósitos estratificados.
de París. ILMENITA
MAGNESITA
MICA
Alrededor del 90°!o de la ilmenita producida se u sa para la fabricación de dióxido de titanio, un pigmento que se usa para, la fabricación de • ceram1ca,
ILMENITA
Se usa como refractar ·~ para el revestimiento de los hornos ue aceleración y en la producción de dióxido de carbono y sales de • magnesio.
MAGNESITA
Se usa como aislante en los aparatos eléctricos. La mica molida se utiliza en la producción de material de techado y en lubricantes, piedra arficial pua acabado de muros,
MOSCOVITA
etc. La mica en forma de po\vo propotc\ona un cfcct.o de ••cscarc\la··
' ª"' \aw\c\.a~ de Ne.'V\da-.l -y
t1a'bwc
adQT"l'.'~"""
Ver MINERALES de TITANIO (Apéndice 1).
\.
Ver MINERALES de MAG NESIO (Apéndice 1).
KA1 2 (AlS1 3 0 (0H,F) 2
10 )
2.8 2 9
Ampliamente distribuida en las rocas ígneas, tales como granito y pegmatitas. También en las rocas n1etamórficas gneis y esquisto. Además en las piedras areniscas sedimentarias, arcillas. etc:.
~
1::s
11),
::r
-.
~
r")
fb
l .LOGO p1·r A
8101.IT A
rosrA:ros
Principa\ uso como f erti\izantes. Se usan en pequeñas cantidades en \a producción de . , . S\tstanc1as qu 1m1cas f osfo rosas.
APATITA
ROC A FOSFORICA
K Mg 3 (AIS1 3 0
Más comúnmente en \a ::!.8 2 8 5
10 >
(0H.F ) 2
l!:. ~ ::s
piedr a c:iliz.a
....,
~
metamorfoseada, tan1 bién en la e; roca s • íoneas ricas en r¡1s.gnes1a. e
K(Mg.Fe) 3 {AIS1 3 0 (0H,F)2
1
1)
Ca 5 (P0 4 ) 3 (F,Cl,OH)
Fo,fato!> compleJO<; de Ca, Fe , Al
27 33
3.1- 3 3
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..\mplirunente di!>tribuid,o en el granito. ~ienita )' do rita. Co nstituy·ente común de los esquisto s y gneises y de las rocas metamórficas de contacto.
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e 3
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c.,
Aparece con10 mineral accesorio en una amplia variedad de rocas ígneas. tales como pegmatitas. Ta111bién en roc as m etan1 órficas, especialn1ente e n piedra caliza y skarns m e tan1 o rfo sea d as. Princ ipal co n ~tituy cnt c d e hu esos fósiles e n las rocas sed imen tarias. Los d epósit os d e roca fosfa tad a más ex tensos están asociad os co n sedimentos marino s, típicame n te p iedra arenisca, piedra cal.Ua y esquistos co n teniendo glauconita. El guar10 ce; una acumulació n d e e\. crem ento de las aves
Materiales de c1.lnstn1cci(> n, f41hricacié>n de vi<.lri'' · ccrá111ica. ladrill<.ls de 1í\ice. ferro- silicil>, cte. Se ttsa co1110 a\1rasivo en \os jabone~ de pltlir. papel de \iia . pasta d e dient es. t1.;. l)cb\do
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r.ua
~r~>~\edadc1> \~'ic10 · c\éctX \ <.'a
i: t•r M1Nl' J{A111·S s 11 .1( '1()
K,N(> 3
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C<)11ticí1c11 fc~l<>t:ísicos t>t)r Sfl lt1 c i<.l11cs ' ' .cl as. ae1 Oct1rrc et\ el S\1elu ele la s rcgi<111cs üriclas, as1.>cin, l1aljta y nitrati11a (11itratu clL' soclio r1ativ1.>~ r alicJ1c).
(A¡Jéndil'C 1) . A
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los cristales de cuarzo se usan ampliamente en electró nic a.
SAL DE ROCA
l isos culinarios y d e conservación. Amplio
li A LIT A
NaCI
22
Producción d e revestimientos de varilla de soldadura y dióx ido de titanio , un pig1ncnto usado en \a f a\1r\cac;\Ót\ d e cerámica.
Sl~RPl~NT\N A.
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3
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extensamente estratificados, formados por la evaporación de la tierra de la orilla del mar en el pasado geológico. Se asocia con otros minerales solubles en agu a, t ales con10 la silvina, yeso y anl1idrita.
uso en los procesos de fabricación química.
R Ui\LO
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Aparece en los depósitos de evaporación
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V er MlNl~ RALES d e
Se usa con10. , piedra ele constt\1cc1o n y otro trabajo orna1ne ntal. \":' u cntc d e las varicd at\cs fib rosas de asbesto (ver
TlTANIO
(Apétldicc 1).
Sl~ R Pl·:NTl N A
M g 3S12 0 s(OH)4
2 s 2.6
Mineral scc11ndario formado de n1i11crn.lcs tales co1110 o livina ) ortopiro-..:e no. Oct1rre en las rocas fg11eas t¡t1e contienen estos
AS BEST O) .
minerales, pero
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lo
general. en lns scr¡1en tinas
forn1adns ¡)or In alteración de lns rocas q11c conticnc11 olivinn. MlN\-:RAl ..\ 7.S l>l7. S\l .lMANl -rA (Si\icat)
Mate rial cr\1do \)ara los refrac ta rios de al ta all1n1ina, 11ara \a ind\1stria ele\ ll icr ro y clel accrtl y otras t\1ndil·io11cs tlc
C' lA Nl'l A (Disten a)
A\ 2 Si0s
3.5 3.7
Por lo gencrnl. c11 los
esqt1istos y gi1c1scs 111ctnn1orfoscados rcgional111c11tc. j\111to co11 gra11ate. 111ica y c\1nrzo.
V\
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kfaterial MINl~ RALES
Df SILIMANITA
AZllfRE
Usos
Principales minerales de mena
Den. Fórmula
Rel.
Ocurrencza
O'\
También en las pegmatitas y vetas de cuarzo asociada con esquistos y gneis.
111etal. Aden1ás se usa en la industria del vidrio y con10 porcelana aislante para bujías, etc.
Prodt1cción de fertilizantes , ácido st1lf(1rico. insecticidas. pólvora, dióxido de azt1fre. etc.
•
ANDALUCITA
Al 2Si0 5
SI LIMAN ITA
Al 2 Si0 5
MU LITA
Al 6 Si 20
AZU FRT: NATIVO
s
3 1 . 3.2
3.2- 3.3
13
3.2
2.0-2.1
En rocas n1etamorfoseadas de composición arcillosa. También como nlineral accesorio en algunas pegmatitas, con coro ndun1, turmalina y topacio. Es frecuente en los esquistos y gneises producidos por metamorfismo regional de alto grado. Raramente se encuentra en la naturaleza, pero la mt1lita sintética se produce en mt1cl1os , pa.tses. En los cráteres y grietas de los volcanes extingt1idos. E11 las rocas sedimentarias. principaln1ente piedra caliza en asociaci611 con yeso. Tan1bién en las roca s cir11cras de Jos do111os de sal. con ar1l1idrita. }'eso~· cul<..~itn.
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f>f R l'l'A
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V <~r M f NI . I< A I ' f ~s
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del ·IIIl~J1f
(Apé r1 di'-t J J
Como tapaporo para
TALCO
l "A J.CO
,M g 3Sí 4 0
10 (0.l i J2
2.6 2.X
pinturas, papel., hule, cte. Se usa en cm1>lastos, lubr'icantes, polvo limpiabaños~ greda francesa. Las variedades • masivas se usan para lavabos, tapas de mesa de laboratorio, tanques de ácido.
VERM\CULlT A
Propiedades aislantes de sonido y térmicas sobresalientes) ligera; resistente al fuego e inerte. Se usa principalmente en la industria de . , la
VERMICULIT A
M g 3 (Al.Si )~O 1 o (0H) 2 .4H 2 0
2.3 2.4
Mineral se.c undario formado 1pr.:>r alteración de oJívín.a, .P iroxeno ·y anfibolita, se halla a lo largo de las fallas en las rocas ricas en magnesio. También se encuentra en los . . . " esquistos, en asociac1on con actinalita. El talco • masivo se conoce como
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piedra d e jabón o estealita. Aparece com o un p roduc to de la alteración d e las • • micas magnesianas, en . . aso c1ac1o n con caibo na t itos. ~
construcc1on.
W\TliERITA
AR\~NA D\~
2\RCON
1:- uente de las sales de bario. Se usan pequeñas cantidades en la industria cerámica.
Se usa en las ft1ndicione s. refractarios, cerámica, abrasivos y en la producción química.
WITHERITA
ZIRCON
BaC0 3
4.3
No aparece en a bundanc ia. Algu nas veces se acompaña de galena e n las vetas hidro term ales. Junto con anglesita y baiita.
560 Balar1c:e mclal(1rgi<:<> , 82 Barl<:O <1 <·anl es, 46, 48 Banda lrans¡)()rtadora, 42, 46, 48 Barra barornétrica, 497 BarrenaC'ión, 7 4 Báscttlas at1tomáticas, 73 Bás<:ulas de banda, 73, 200 Bon1ba peristáltica, 404 Bombas centrífuga, 47, 382 de diafragn1a, 475 peristáltica, 404 Bornbas centrífugas v<>r Bon1bas Bombas de diafragma ver Bombas Brome' rorrno, 315 Bus<:a
e < ~a l
(<·<>nto reac:tivo de flotación), 363,413 Calidad del carbón, ] 6 Cámara
c·oncentraO<> H.eichcrl, 296 <:riba <:tJrva, 219 c:ribad<>ra J~arl les CTS, 220 cribadora rotativa de J'robahilicJad, 234 c·rilJacJ(>ras, 215 Dy11a Whirlpo<>I, 326 n1c sa l~arl l{·s.Mozl<'y, 307 rr1(·sas dt sac·ucJidci s 304 rll<>lirl<> aulógrno, J' 95 r11olir1<> de· barras, 18!) n1oli11<> d<' bc>las, 193 r11ol1r10 dr. ir111)a<:l<> , 167 rr1olir1<> d(! rodami,•nL<> lin<> vi Lral<>r1<> , 199 JJarriJla , 2 J 9 r>11lsa•Jc,ra s Hala<: y Haurtt , 292 qu,·bra1Jc,ra r<>lal<>ria n t'<>lc,r11c!Lr1c·a . 4!)6 scr>arar éJ fart1l1<>r Ctl . MI>, :1 17.:1 18 l'•·r>aru r1Í <:<> \Vt·1r1c<> , :318 s<:¡>aréir tl1agtlf:l 1<· grad ic!nl ,. 441
·"''·Jiarar sy l . :\2:1 1ril11rara tlt· <111iJara <1•· ,,,,J1llc,s 16:! ' lril11rara giral<>ria , 14.7 l rit 11 ra , J ;.;.
'
Ca pa de Stern , 466 Capa difusa, 466 Carbo r1cs, 16 <;onlenido de cenizas en, 34, 331 tratamiento de , 328 Carboxilatos, 353 Carga circulante, 201, 208 Carga de la criba, 90 Carrera de trituradora~, 140 , 146 ''Cegamiento '' de <"ribas, 90, 211, 216 Celda Da vera , 386 CeJd a de J.'agergren, 388, 391 , 408 CeJd a Denver sub-A, 388 Celda J~'agergen Wemco ver ceJda ~·agcrgren Celdas de flota ción de tlujo libre, 389 Celdas de flotación mecánica ver J•'lotar.ión en espum a Celdas de flota ción neumática rJP.r ~" lotación en espuma Ce ld as de Jlotación primaria , 375 Celdas d e sub-aereación r1er l•'Jotaciórt t!n esplJma Celdas en casc:ada , 386 Centrífuga con espiral de tazón sólido,486 Centrifugado d e la carga del molino, 17~ . 195 (~e ntrifugadoras, 486-487 Cianur<> corr10 de presor , 362, 412, 41 !'i Ciclorl así ficad <>r, 115 Ci<·loclasificador Warman , 1 ];) C:i<:lo de pruebas, 371 Ciclón de remolin<> , 323 (;irJ<)n cj P remolino japonf~~, 323 Cic:l<>ncs 1Jer Hidro<;iclones (;iclór1 SVIO '' rr SMP Clasificación/Clasificadores, 276 asentamiento libre, 240-244 asentamiento obstruido, 244-247, 286 clasificadores hidráulicos, 247-250,28 1 3 clasificadores mec.ánicos, 41-42, 20 , 207' 253-258, 399 83 conos de asentamiento, 250-253, 2 hidrociclones ver hidrociclones hldroclasificadores, 249-250, 283, 303 principios de clasificación, 239-247cáni· rendimiento de clasificadores rne cos, 256-258 tipos
Jndice d • men _ U (le rnin rír1cipi'
. 1•l• ctror11ca
<~ laJJi fic~a c~ié>it
Clasificació11 trl" r1ual, :~J, 45() Claaifica<.-i< n J>' r ra y r1
J><>r tarnaf'i<> n1icn>Kd'> 11ic;<>,
11 B Clasificacióri utl elcctr(lnir ti
mc•cAi nic<>S ver C lasifi cadorc~K Clevelancl Cliffs Jrfl<>a t '', 3:i 3 ')e> l ac .t<') n Cll r•!s c;atiór1ic:rcs vPr Flotació n en f!6J)t1ma Columna de flotación, 386 r.olumna d e separación, 111 , 2 4 o Companía Minera Palabora circuito ele flotación, 407 circuito de molienda, 19 6 296 planta de minerales pesados, 401 Cmñparúa White Pine Copper, rtamiento elástico, 127 1
vos, 150 d par gravelración/Concentra ores
dad, 279-312
283-288
- n de la pulsadora, ntación, 281 - n ahusado, 293 de 8acudi· erísticas de las mesa&
30.¡ 283 . tación en rneción de la allrnen acuclidoraa, 30 3 3 35 447 6 Relchert, ~9~~~ ~ pulpa, 280 1 de denlidad 452 447 1, 297-299, ,1 B1rtle1 Mozley, 30 306 aacudidaa. 299·
• 01,
1
ca. 307 a.'80
7.83-292. 411
' 303-304 ••
562
Indice
Cribas alternativas. 223 Cribas de alambre, 234 Cribas de l1ule, 235 Cribas de vibració11 mecánica ver Cribas vibratorias Cribas eléctricas, 202. 226 Cribas giratorias, 224 Cribas sacudidoras, 223 Cribas vibratorias ver Cribas Criterio de conce11tración, 280 Cuantificación retrospectiva. 80 Cuba pulsadora, 289 Cubierta (trituradora), 150 Curva de clasificaciór1 corregida, 265 Curvas de lavabilidad, 333 Curvas de partición clasüicación, 263 cribado,214 S~1P, 335-343 Curvas Tromp ver Curvas de partición D Dcca11tació11 t'lt tazó11. 106 Oer1sidaarat·ió11. 336 Dep(>sito de al111acc.•r1a111ie11to, 50 Depósitos alLtviales, 19 Depresor de d ic.·ror11ato potásico. 364, 415 Depresor dicrt1n1a Desaguado, 463-502 Descarga de coro11a, 444 De~amado , 282,400 Detector de n1etales~ 40
Diagrarna de flt1jo. 27-28 Diamagnéticos. i22 Diár11etro d · abt·rtura de cribas, 8b Dián1etro de sed ir11t'ntariór1, 104 Diárnetro de SttJkrs, 88, 104-105 Diárnctro del árt'a i1roycctada, 88 Diámetro equivalrnl<.'. 88 Dilución crít ica, 257 Dióxido de azt1fre ( con10 rcacl ivo de llotación). 417 Dist~r11i11ació11, 20 Di~1>r.rsiór1 de la111as, 362 Dit iofosfatos, 35 3, 355 Oivisió11 de las celdas. 385 l)ivi~ió11 del n1tJt•st rt'o, 63-64 Do llle t>apa t•Jt-ct rica. 466 DuPla~. 150 D) ria \Vl1irp E ~:cor1<,111ía roe<'sa111ic.•r1to cit· 111i11t•ralt•s
23
Fc-stall i\lir1i11g Ltd .• 310 Eft'cto d · fijal'i<)n ( ~11). 4,i3 Eft~l:to de l ·var1tar11ie11to (St\ T), 4:J2 Eficic11cia de <·or1ce r1t ración, 32 cribadl>, 21 l J1itt•'!'>, 26 1-267 n1áqt1ir1as de f>ltlvt·ri:taciór1. 133 n1olicr1cJ,1, 193 operaciones liel proccSélr11iento de rni. 1
ne.rafes. 27-35
scpa ració11, 27 Eficiencia orgár1ica, 342-343 Electrotlola ción, 395 Elevaclor de canjilones por gravt>dad 46 Elt~vado rcs de canjilones. 46-47 Elir11i11ación de art·iJlas. 39 ~:Iimi11at'ió11 dt• las colas, 505-515 <'t>11slr11cciór1 dt> prt'sas. 507-511 r.011lrol dt• la <'ontai11inación, 512.515 crosiór1 er1 prt>sas. 511 i111pact o visL1al, 511 111étodos de rcllt•r10. 506 rt'CLlflC.'ració11 dt• agt1a, 513 ~:lin1i11aciór1 de 111ad<' ra, 38, 41 ~~li1r1inaciór1 dc.· 111ctal vagab11ndo, 39 Eltrl ria r ió 11 c•t•11t ríf11ga, 114 El1tlriaeió11 ¡1or aire.•, 114 Elt1triador Bl)'l hl'. 113 E11corda111ie11to <'r1 <'iclt)llt'S, 273 E11ergía r.011s11111ida cr1 t•l prt.l<'t'sa111i<'11to de n1ir1t•ralt•s, 28 t•n la rr1olit•r1da, 172 El{l-;Q. 21 Error prol>ablc.• de st•paración. 337 Error prol>ablc Ecart. 337 Escalpadr dt• alta capacidad, 483 f:spt•sadc>r de artesa, 482 ft~sp<'sador dr cajón, 475 Espt•sador de plac.·as, 484 Espt•sador dt• pt1e11tt', 472 i.:spt·sador de trac.·<:ión. 472 Espc.·sar<'S 4Ó3Aó"• E~¡lc'l"3d<'sar11 i1•11to. 283, ~i70-485
de, 47 6-482 t,.s11t·~dor a t"'ablt•, 473 t·~pt•sad<>r dt• artt·sa, 482 t't\pt•sadt>r de oüó11 475 •• .. ..2 •'Spt•sador de tr.accion. •' t ipt> pttt'rtte o vigt11·ta, .415 J.J 2 ld'&'/'1' tipos tit> alta capacidad,"" ·· n pOf .,. . ~:spirales ver Cor1ce1atracl0
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563
~~!\\)ira\ l lt1111\)ft'Y s'I 298 ~':;\lt1\\1a11l t~ l\11 \ l'<:, 358
f !\llllttlat)lt'~ t>rr l•'l l1idrát1lico 38 F\p\
de ntenas de plon1o~obre-i.i11c 364 415-417 , , de n1enas de plomo-zinc, 359, 361-362 364, 412415 ' de me11as de sulfuros, 282
F ~\'rrt>111ag11t~ t i<~<.>s, 422 ~'iltr(> lit~ artrsa~ 497 ~'iltr<) d<: uantia, 499 ~'i)tr<) <Í
de 111e-11as 110 111ctálicas, 379 dcr1sidad de la pulpa, 370, 372, 400
depresores, 361-364 diseño de un diagra111a de flt.tjo. 376 clc.~ctro ílotación, 396 c11 la n101ie11da, 380 espu1nantcs, 3•17, 356-358, 401 flexibilidad de circuitos, 383-385 flotación masiva, 381. 413, 415 flota ció11 por aglon1cració11 superficial. 396 flotació11 sclccti'"-a. 381. 38~. 412 ..i1s línutes del tar11año de la partícula, ~\72, 377,400
,i99 Filtre) llt• bar1da Pa1111(·vil" , 449 ~'ill rt> d <: cl1a re) la, 49 3 r'ilt ro el(~ disco' 497 r'iltro dr ll()ja, 493 ~' iltro tlc• latltbc>r, ·t94 r' iltr<> dt• tar1\l)c>r gira torio ..t,C)4 ~'ill r<>~ al vuc.:1o t 1:- a Jlr~siÓ tl l ' t!r \4'i lt ros
f1llrt>~ al vat·Í
filt ra11l e ·~, .1,89 11rc·11s1. , ,i92 1~rl1 r l>a s, •tt\ 9 ~is\~nla~ al vat·Ít>, 49;{ ~·1<1 C't1lnci611 , ·i64-'i70 , ·iB~i f l
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564
Indice
Grado de liberación, 29, 172 Grupo (de trituradoras), 142, 157 H
Hidrociclones, 41, 202, 207, 258-276, 282, 304,399,486 carta de rendimiento, 275 eficiencia de, 263-267 factores que afectan el rendimiento,
267-276 principios de operación , 259-262 Hidroclasificadores ver Clasüicadores tratamiento de, 328 Hidroclasificador Stokes, 249 Hullera Laundau, 328
1 Tmperfección, 264 Incremento suplementario (de clasificadores), 248 Indice de trabajo, 131 Indice de trabajo de Bond, 132 Integración del flujo de m asa, 77 Inventarios, 83 Isomorfismo, 15
L
Lamas, 282, 400 ext raer de la mena quebrada, 41 Lavadero Norwalt ver SMD Letseng-La-Terai, 23 Ley de Newton , 242, 281 Ley de Kick, 130 Ley de Rittinger, 130 Ley de St okes, 104, 242, 260 Libre asentamiento , ver Clasificación Limpieza de los concentrados por flotación ver F lo tación en espuma Líquidos pesados ver Separación en medio pesado Lixiviació n, 283
M Magma, 16 Magnetita ( oomo medio denso), 317 Magnetohidrostática, 316 Magneto protector, 39 Malla de molienda, 98 Malla óptima de molienda ver Molienda Mandil alimentador, 53
Manejo de la mena Mantos (trituradora), 151 Maquina Agitair, 392, 407 Máquina Denver de flujo libre, 362 Material de peso similar, 334 Materiales para magnéticos, 422 Medición de la densidad de la pulpa, 75, 79 Medición de la velocidad de flujo, 75 Medidor de densidad , 79, 208, 283 Medidor de densidad nucleónica, 79, 208, 283 Medidor de flujo magnético, 78, 208 Medidor Gamma, 80, 208, 282 Medio ferrosilicio, 317 Medios, 30 Mena calcárea, 22 Mena de intercrecimiento, 31 Menas, 17-23
calcáreas, 22 complejas, 22 definición, 19 explotación, 20 intercrecimiento , 31 metálicas, 17-22, 51 7-544 nativas, 22 no metálicas, 22-23, 35, 545-559 oxidadas, 22, 360 silíceas, 22 sulfuros, 22 textura de, 19 Menas complejas, 22 Menas de aluminio, 22 Menas de cobre, 35 d energía consumida en el tratamiento e,
24,172 flotación de ver Flotación por espuma Menas de cobre-molibdeno, 364 Menas de diamante, 22, 35 clasificación por rayos X de, 4.59 mesas engrasadas, 348, 459 pre-concentración de, 329 Menas de elementos nativos, 22 Menas de estafto, 19, 279, 328 Menas de hierro, 21, 25, 279, 329 sa111itn· consumo de energía en el proce to, 24 floculación selectiva de, 470S paraciÓ" separación magnética de uer e , . magnet1ca Menas de oro, 21, 458 molienda, 203 Menas de plomo, 23 Menas de plomo-zinc elP'rt'' flotación de ver FJotaci6n e~iS:sd pre-concentración SMD de, Menas de sulfuro, 22 329 Menas de tungsteno, 21, 219. Menas metálicas ver Menll
¡ndice
I
565
Menas oxidadas ver Menas Menas gilíceas, 22 ~1esa Bartles-Mozley ver Concentración por gravedad Mesa neumática, 307 Mesas de arena, 303 ~1esas de lamas, 304 Mesas de sacudidas ver Concentración por gravedad Metamorfismo, 16 Método Coulter, 119-120 Método de Coe y Clevenger, 477 Método de captación por burbujas, 367 Método de Tahnage y Fitch, 479 Método Gates-Gaudin-Schuhman, 99 Método Rosin- Rammler, 100 Métodos de sedimentación, 105 ~1étodos de concentración, 25, 33 eficiencia de los, 32 Método de resistencia eléctrica, 119 Mezcla, 49, 20 6 Mina Bou Beker, 413 Mina de estafio South Crofty, 284 Mina de oro Western Deep Levels, 204 ~fina Scully, 451 Mina Tynagh, 328 Mina Zinkgruvan, 413 Minerales aerof11icos, 26, 347 aerofóbicos, 26 definición de, 15 hidr(>Íóbic:<>S, 346 tipos de, 15-16 Minerales no polares, 348 Minerales polares, 348 Mineralogía, 33 75 Modelo Krebs-Mular-J ull, 269, 2 Modelo Kynch, 478 Modo de distribución, 101 Molécula heteropolar, 3?0 M lieilsde boacción de la molienda en rno laa, 193 . 183 alhnentadores de molinos, 4 autógeno, 177, 195-197, 20 111 Xiliarea, 128 399 circulante, 201. 208. del molino, 173 189 .... en molino• de barraa.193
earaa cusa
.... en molinos de bolal• *auitos, 199-208, 899 ~odebarraa,190 nsumo de ener¡Í•. 172
construcción de molinos, 178-185 control del circuito, 206-208 chumaceras de molino 179
densidad de la aliment~ción en molinos de barras, 189 densid.ad del allinento en molinos de holas, 193 efecto de la velocidad en los molinos.
175-177 eficiencia de, 193 flexibilidad de los circuitos, 204 malla Óptima de molienda, 31, 171 ,
192,200 molienda en etapas, 205, 397-398 molienda en húmedo, 198 molienda en laboratorio, 365 molienda en seco, 199 molienda selectiva, 203, 220. 398 molinos de barras, 177, 185-190, 200 molinos de rodamiento de carga, 126,
171, 177-197
molinos vibratorios, 198-199 movimiento de carga, 174 rcmolienda, 303, 380. revestimiento de molinos, 181 tipos de molinos. 1~5-199 transmisiór1 de molinos, 180 tratamiento tf.rmico, 30, 172 velocidad critica, 175, 190, 195 l cidad del moli110 de bolas, 193 velo .d d de los moli11os de barras, 189ve oci a
t90
Molir10 corním, 25 , 189 . de dcrrarne a rnuñon. . , . Molino on central per1fr.r1ca. Molir10 de descarga e 188 , trcnta ¡>e·riféric·a, Jflll M<>IÍtl(> cJc~ dc:scarga
t.66
Molir10 de irnpacto, 1 192 Moli110 ele parrilla de descarga. Moli110 tle tubo. 19~ . tori{> orr ~t,)IÍl'tHla . t· 111Lu>r gira ~1<>)11u >s u ª, enos ver ~lolienda
Moli11os autog . ver i\1olie11cla Molir1<>Sde ba~rw; 177 J 91-195, 202 ..as, - 1'91 l Q(> Moli11os doulJarro ~, ' Nlolirws e g ·11o ver trituradora Molir1os de rnart~ s ver ~1olienda Moli11<>5 vibratorio ' t res 21 ~~~~~ Wr~ht, 299. da (de la carga
molino),
566
Indice Presa de colas F1ambeau, 511 Presa de línea central, 510 Prueba de Bond, 131-132 Prueba de malla, 91 Pulsadora Batac, 292 Pulsadora Baum, 292, 328, 334 Pulsadora Harz, 290 Pulsadora mineral Denver, 290 Pulsadoras ver Concentración por gravedad Pulverización, 125, 133 principios, 126 teorías, 129-130 Punto de corte, 269
Muestreador de mesa, 67 Muestreador de válvula de disco, 62 Muestreadores, 61-62 Muestreadores automáticos, 61 Muestreador Jones, 67 Muestreador Vezin .. 62 Muestreo, 55-67 Muestreo al azar, 56 Muestreo de ensaye, 5 7 Muestreo de humedad, 56 Muño11es, 177, 179
N
Q CCM Ltd. planta de extracción con solventes, planta de flotación, 409 Necesidades de agua, 42 Nódulos de manganeso, 17 Número de Reynolds, 105, 242 Números de mallas, 91
19
Quilate, definición, 34
R Recuperación, definición de, 34 Recuperación en mesas engrasadas, 328·
329,348
o Oersted, definición de, 422 Oleato de sodio, 350, 353
p Parrilla de vibración, 52, 218 Parrilla ver cribas Partículas de tamaño similar, 90, 214, 217 Partículas fuera de lugar, 32 Pérdidas de finos, 33 Pesado continuo , 73 Pesado de la mena, 73 Pesado del flujo de pulpa, 7 4 Pho<·11ix t :o¡>per Division, 381 Pilas alargadas, 54 Pilas de minerales, 50 Pipeta Andreason, 108-109 Placas de quijada, 143 Placas laterales, 146 Planta Kidd Creek (1'exasgulf) presa de colas, 511 tratamiento de colas, 21 Plantas de lavado , 41, 137 Poliacrilamidas, 464, 467 -469 Polin1orfismo , 16 Potencial Zeta, 466 PrcrlSa de caja de filtro y placa, 492 Prensa de placa y bastidor, 491 Presa aguas ahajo, 508 Presa agt1as arriba, 507
Reducción de tamaño entre partículas.
142,157 Registradores de peso, 73, 206, 208 Reguladores ver Flotación en espuma Relación de asent. obstr., 245 Relación de concent., 34, 379 Relación de enriquecimiento, definición de,35 Relación de libre asentamiento, 243 Relación de red., 126 Relleno ver Eliminación de las colas Remanencia magnética, 422 Remolienda ver Molienda Rendimiento del carbón, 331 Renison Ltd., 236 Reprocesado de colas, 21 Resistencia turbulenta, 240 Resistencia viscosa, 240 añO Resultados de la distribución del tarn '
97 . to Revestimiento (de molinos de rodanuen de carga), 181 ··acfa). Revestimiento (de trituradoras deqUU
144
Revestimiento ranurado, 301 Richards Bay Minerales, 447 Rocas definición de, 16 ígneas, 16 sedimentarias, 19 ..: Rodillos tritura1d•,res, 153, la 9 Rodillos martillados. 162-163 Rotámetro, 75
Jndice
567
s Sacudidor de criba vibratoria, 94 ecado de muestras, 5 7 ecado/Secadores, 463, 501 Secador giratorio, 501 Sedirnentación centrífuga, 486 Sedimentación ver Espesamiento Segregación de menas, 56, 57, 207 Separación de eficiencia, 25, 29, 396 Separación de la película fluyente 300 Separación electrostática, 442, 447, 419 ver también SMP Separación en medio pesado (SMP), 290 313-343 , análisis de líquidos pesados, 329-335 baño Drewboy, 320, 328 cicl~n de remolino japonés, 323 ciclon SMD, 321, 328, 329 circuitos, 326 Dyna Whirlpool, 262, 324, 326, 328 eficiencia de la SMP, 335-343 elección del separador, 334 lavadores Norwalt, 321, 328 líquidos densos, 315 medio pesado, 315-317 principios de, 313 recipientes de separación separador cónico Wemco, 318 separador de tambor, 318, 327, 328,
329
separador Vorsyl, 323, 328 suspe11siones, 316 usos de, 328 Separación magnética de alta intensidad ver Separadores magnéticos . Separación magnética de , baJa . intensida
t
1 ore• de alt• .,111uaclón. 440
separadores de baja intensidaaradores magnct1cos, Separador n1agnético Gill, 433.4.i4
Separador inagnético Jone:,, ,i31i""t.5 l Se¡>arador por conductivida
Separador Vorsyl ver S~1P Serit~ el t~ ta mices. 93 . , ·¡· . to sócl ico cor110 d ¡5persar1t e, 36,l • 11ca d ¡· ·on S Sistcr11a insJ>ccción cr1tra a insrecc1 salida, 8~ . . . e 71 Sistcrna de ut1alis1s Cour1cr-.\O J, . temas de cor1tabi1idacJ, RO·~~ • 11 n.!rac1011 ,~y 18 S Sislt~n1a ele t u~1~ ( e rect1 •. ~ • ' Soluciót1 Clcr1c1, 316 ,_ ..1 l 359 1-09
.u S
lfuro/hidrosulfLiro clt•
<),
•
,
T
.
25 129,197,429,470 .
Tacorutas, , . i6n tic airr. lp111 i,zador de inyer.c Tarn. de elutriaciór1, l 14 Técruc•I 1 J 28 •'feoría de Grifft ';, d J 31 172 1100 'l' ría dt , ' Tercer co . d 42'' Teala• defin1cion ~q 16 .. trabrornoetano, • •JO Te de la rnt11a, .. Textura Tolva~, ~e adhesión, 347 42.4i TrabaJº . , n de la rnena. Tran•PortaclD 1
'
568
lndic 144
Transporte hidráulico, 47 , Tratamiento de arenas de playa, 431, 447 Tratamiento térmico, 27 antes de la molienda, 30, 172 Trituración en circuito abierto, 137 Trituración en circuito cerrado, 136-137 Trituración interrumpida, 142 Trituración libre, 142 Trituración obstruida, 142 Trituradora Brodford, 167
1
diagrama de flujo, 136 giratoria, 146-152 molino de martillo, 152-153, 165-166 trituradoras de carbón rotatoria, 167 trituradoras de cono, 152, 153-159 trituradoras de impacto, 164-167
Trituradora Brown-Lenox, 144 'frituradora de cono de cabeza corta, 155 Trituradora de cono estándar, 155 Trituradora de cono Symons, 155 Trituradora de quijada Blake, 139 Trituradora de quijadas de articulación simple, 142 Trituradora de quijadas de doble articula-
trituradoras de quijada, 52, 139-146 trituradoras de rodillo, 153, 160-164 trituradoras primarias, 52, 135, 138-152 trituradoras secundarias, 135, 152-166 velo cid ad de las, 146 Trómel Compuesto, 223 Trómel ver Cribadoras Tubo Hallimond, 367 Turba, 16
ción, 140
V
Trituradora de rodillos ver Rodillos trituradores Trituradora rotatoria de carbón, 167 Trituradora Telsmitl1, 150 Trituradora tipo Dodge, 139 Trituradora universal, 139 1,rituradoras de cono, ver Trituradoras Trituradoras de disco giratorio, 157 Tritura
Vaivén, 245-247 Velocidad crítica del molino, l 7ó, 190,
195 Velocidad tenninal, 239, 285
w Wheal Jane Ltd., 203
X
Xantatos/xantogenatÓs, 353-355, 407 y
Yoduro ele metileno, 315
-oOo-
E.<;l'A OBRA SI~ 1'13RMJNÓ DE IMPRIMIR EL DfA 25 !)f~ l:NERO 1)1! 1994. EN I ~OS 1'AI .Ll!RES DE 1 RCXiRAMAS J!DUCA'J'JVOS , S.A. OE C.V. <~ liAHACANfJ N(JM. 65, l. OCAL "A" MÉXICC), f). Ji, J_A f! l)JC J(>N C<)NS'rA f)E 250 liJEMPLARES y SOJlRANTES PARA REPOSICIÓN 517
