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Concentración de Minerales

UNIDAD IV

Clasificación Seca y Húmeda

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Índice Unidad IV: “Clasificación Seca y Húmeda” 1. INTRODUCCIÓN........................................................................................................ 3 2. GENERALIDADES ...................................................................................................... 3 2.1. ¿CUAL ES LA DIFERENCIA ENTRE CLASIFICACIÓN SECA Y HÚMEDA?.................. 4 2.2. CLASIFICACIÓN SECA....................................................................................... 5 2.2.1. PARRILLAS O GRIZZLY........................................................................... 6 2.2.2. ZARANDAS VIBRATORIAS ...................................................................... 7 2.3. CLASIFICACIÓN HÚMEDA ................................................................................. 9 2.3.1. CLASIFICADORES MECÁNICOS..............................................................10 2.3.2. LOS HIDROCICLONES...........................................................................12 3. RESUMEN DE LA UNIDAD.........................................................................................16

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UNIDAD IV “CLASIFICACIÓN SECA Y HÚMEDA” 1. INTRODUCCIÓN En el procesamiento de minerales, todos los circuitos de conminución en los que se incluye trituración y molienda se realizan una previa clasificación de los minerales antes de que ingresen a la etapa de reducción de tamaño. En algunos circuitos como los abiertos no existe clasificación previa. La previa clasificación de tamaños contribuye a dosificar la alimentación a los equipos de reducción, evitando de que ingrese material cuyo tamaño es inferior al setting de la máquina de trituración, o separando material que ya ha cumplido con los márgenes de tamaño deseado. En el presente capítulo se estudiará los equipos de clasificación de tamaños en los que se incluye los clasificadores en seco y los húmedos. Resulta pues importante la inclusión de clasificadores en los circuitos de conminución a fin de optimizar su rendimiento. OBJETIVOS • •

•

Describir los diferentes tipos de clasificadores en húmedo y en seco. Identificar los parámetros principales que gobiernan el funcionamiento de los clasificadores. Determinar la importancia que tienen los clasificadores en los circuitos de conminución.

2. GENERALIDADES

Fig. 4.1 Parrilla para tamizaje de mineral.

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Se abarca bajo este capitulo, tanto el tamizaje aplicado más frecuentemente en seco (fig. 4.1), en las operaciones de chancado como la clasificación en húmedo (mediante clasificadores mecánicos e hidrociclones, de aplicación en la molienda). La función de ambas modalidades de clasificación, es la misma: la separación de partículas suficientemente finas del material en proceso de conminución, a fin de que estas puedan corto-circuitar la etapa de conminución en cuyo circuito se encuentra el aparato de clasificación, para avanzar a la etapa siguiente. Seca

Clasificación

Húmeda

2.1. ¿CUAL ES LA DIFERENCIA ENTRE CLASIFICACIÓN SECA Y HÚMEDA? La diferencia entre ambos tipos de clasificación, reside en el hecho que la separación de los tamices o cedazos se efectúa estrictamente según el tamaño de la partícula, mientras que en la clasificación húmeda, la separación tiene lugar según el principio de sedimentación, en que intervienen tanto tamaño, como forma y peso de las partículas. En ambos casos, se aumenta tanto la capacidad como la eficiencia de los procesos de conminución respectivos y se evita (o reduce) la sobremolienda de los finos cuyo efecto metalúrgico perjudicial sobre los procesos de concentración consiguientes ha sido ya mencionado. En vista de lo expuesto en el párrafo anterior, puede existir sobremolienda en los circuitos de molienda / clasificación húmeda, a pesar de la clasificación húmeda, a pesar de la clasificación, por la tendencia de las partículas finas pero "pesadas" por ejemplo normalmente de alto contenido metálico, de recircular repetidamente por el circuito antes de ser descargadas. En general, la separación es más precisa y nítida en los tamices o cedazos que en los clasificadores húmedos. Mientras que en los primeros, el fino o "undersize" que pasa por la malla, prácticamente no arrastra partículas de sobretamaño (salvo casos de desperfectos mecánicos) el rebalse de los clasificadores húmedos contiene siempre una producción de sobretamaño, debido a las diferencias de forma y densidad ya descritas, también es mayor el fino en el producto grueso de los clasificadores, que en el de los tamices.

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2.2. CLASIFICACIÓN SECA La clasificación seca o tamizado es una operación de clasificación dimensional de granos de mineral de formas y dimensiones variadas, por presentación de estos granos sobre una superficie perforada que dejan pasar los granos de dimensiones inferiores a las dimensiones de la perforación, mientras que los granos de dimensiones superiores son rechazados y evacuados separadamente. Idealmente las partículas mayores que las aberturas son retenidas sobre la superficie mientras que las partículas menores pasan a través de las aberturas.

Figura 4.2 - Esquema de presentación de partículas sobre una superficie de tamizado.

Separar los fragmentos más gruesos contenidos en una mezcla de material, ya sea para eliminarlos o para ser enviados a una nueva etapa de chancado. Separar los fragmentos más pequeños, como un producto final o eliminarlos como deshechos. Objetivos del tamizado Clasificar los productos fragmentados en dimensiones comerciales.

Extraer desde la alimentación a una chancadora aquel material que ya cumple con las especificaciones del producto de modo de aumentar la capacidad y eficiencia de la máquina.

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Durante el tamizado, la separación por tamaño se produce por la acción de superficies planas o curvas, con aberturas de un tamaño definido, sobre las cuales se alimentan el material que se desea tamizar. La inclinación de la superficie o su movimiento, hará que el material fluya y al mismo tiempo sufra una estratificación en las que las partículas grandes se sitúan en la parte superior, mientras que las finas pasarán el lecho de partículas gruesas por los espacios vacíos y llegarán a la superficie del tamiz atravesándola si las aberturas son mayores a ellas. Esta sección origina dos productos, uno de partículas más gruesas que la abertura del tamiz llamado rechazo u oversize y otro de partículas de tamaño menor a la abertura llamado pasante o undersize. El tamizaje se efectúa sobre una superficie perforada o tejida en forma de malla de alambre, llamada “cedazo”, que se encuentra montada sobre un marco sólido, dotado generalmente de un mecanismo vibrador, que lleva el nombre de “zaranda”. Cuando la zaranda es del tipo estacionario (normalmente utilizada para tamizar material de un grosor superior a 1 plg.), se le denomina “parrilla”. Su cubierta tendrá una gradiente suficiente para asegurar el avance o transporte del material por tamizar y suele estar formada por plancha de acero perforada o de barras y con un esparcimiento adecuado para la separación que se desee realizar. 2.2.1.

PARRILLAS O GRIZZLY

Figura 4.3- Gráfico de un grizzly en el chancado primario Se utiliza para el tamizado de material muy grueso. En su forma más simple consiste de una serie de barras paralelas o rieles con aberturas de ancho uniforme montadas en un marco ( fig. 4.3). Algunos grizzly emplean cadenas en lugar de barras y algunos son agitados o vibrados en forma mecánica parta ayudar la separación.

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Los gizzlies pueden ser horizontales o inclinados (35 a 45º) para ser usados antes de chancadoras o correas transportadoras. Su mayor aplicación en el procesamiento de minerales es en la preclasificación de la alimentación de chancadoras primarias. Si la chancadora tiene un producto de 10 cm, entonces la alimentación se hace pasar sobre un grizzly con barras espaciadas 10 cm para remover el bajo tamaño. El flujo de material es en la dirección de las barras para facilitar el flujo y reducir la obstrucción de las aberturas. 2.2.2.

ZARANDAS VIBRATORIAS Son los tamices que mayor aplicación en el procesamiento de minerales; están constituidos por tales metálicas o placas perforadas, montadas sobre armazones que vibran a gran velocidad (1000 a 3600 ciclos/minuto), con oscilaciones de 1/8’’ a ½’’ que originan movimientos circulares, elípticos o de vaivén en un plano oblicuo a la superficie del tamiz (fig. 4.4). El movimiento permite que las partículas pueden estratificarse y entrar en contacto con la superficie tamizante y al mismo tiempo que el material pueda avanzar sobre la superficie.

Fig. 4.4 (a) Principales elementos de una zaranda vibratoria.

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Se acuerdo a su disposición respecto a la horizontal, los tamices vibratorios se clasifican en: TAMICES VIBRATORIOS

HORIZONTALES

•

•

INCLINADOS

Horizontales, en los cuales el movimiento de la superficie tamizante ocurre en una dirección oblicua a su superficie. Este movimiento produce el avance del material. Inclinados, aquellos en los que la superficie tamizante se encuentra instalada con una pendiente que puede oscilar entre 15º y 35º. La inclinación, justamente con el movimiento elíptico o circular del tamiz originan un desplazamiento.

IMPORTANTE Las zarandas vibratorias también se distinguen por él numero de cubiertas: Existen zarandas con 1, 2 o 3 cubiertas, cada cual con su respectivo tamiz cuya abertura es cada vez más pequeña en la cubierta inferior y mayor en las cubiertas superiores. Debido a la multiplicación de la superficie de tamizaje, aumenta la capacidad de la zaranda (aunque no proporcionalmente, ya que las cubiertas inferiores pierden capacidad por su poca accesibilidad a ser limpiadas y mantenidas destapadas).

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Fig. 4.5 Gráfico de una zaranda vibratoria de 2 niveles 2.3. CLASIFICACIÓN HÚMEDA La clasificación húmeda es un método de separación de mezclas de minerales en 2 o más productos teniendo como base la velocidad con que caen las partículas a través de un medio fluido. En el procesamiento de minerales, generalmente este medio es el agua y la clasificación en húmedo se aplica a partículas lo suficientemente finas para ser separadas eficientemente por cribado. La clasificación interviene en varias fases de la preparación de los minerales y particularmente en la sección de molienda. En efecto, en la descarga del molino todas las partículas no son del mismo tamaño, hay partículas gruesas que la malla de liberación y entonces estas deben ser remolidas. En este caso los clasificadores tienen la finalidad de separar las partículas suficientemente finas para ser separadas de las partículas demasiado gruesas que deben ser remolidas y, además, éstos últimos no deben retornar al molino con una demasiada cantidad de agua si la molienda es por vía húmeda.

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Función de los clasificadores: • •

Evita una remolienda inútil de partículas que ya tienen la granulometría deseada. La eficiencia de los molinos y su rendimiento se ve grandemente aumentado.

En la mayor parte de los casos los clasificadores obtienen dos productos: • •

Un rebose (overflow) constituido por partículas finas. Unas arenas (underflow) constituido por partículas gruesas.

Tipos de clasificadores: Existen una serie de tipos de clasificadores, desde aquellos aparatos más elementales en los que la separación es aproximada, hasta aquellos automáticos que permiten efectuar una separación casi rigurosa de partículas. 2.3.1.

CLASIFICADORES MECÁNICOS Los clasificadores mecánicos son muy utilizados en separación de minerales los mismos que trabajan en circuito cerrado con los molinos (fig. 4.6). Estos aparatos están constituidos por una caja de sedimentación larga y relativamente estrecha, generalmente construidos de fierro o acero, inclinado de 12º a 20º sobre el horizontal, cerrado en la parte inferior y abierto en la parte superior.

CLASIFICADORES DE RASTRILLO CLASIFICADORES MECANICOS

CLASIFICADORES DE ESPIRAL

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Fig. 4.6 Esquema de clasificadores mecánicos (espiral y rastrillo).

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CLASIFICADORES DE RASTRILLOS En estos clasificadores, los rastrillo se mueven animados de un movimiento alternativo que arrastra gradualmente a las arenas depositadas hacia el punto de descarga situada en la parte superior del aparato. Los mecanismos de comando de los rastrillos son numerosos y todos ellos se encuentran colocados encima del nivel de la pulpa. Las partículas gruesas así progresivamente llevadas hasta un punto de descarga, contienen en ese momento 20 a 30% de agua. Las partículas finas se encuentran en suspensión en una pulpa por la agitación causada por la velocidad de alimentación y por el movimiento de los rastrillos y las mismas son arrastradas por la corriente de pulpa por el rebose ubicado en la parte inferior del aparato. CLASIFICADORES DE ESPIRALES En un clasificador de espirales, el sistema de elevación de las arenas es efectuado en forma continua por un espiral helicoidal que gira lentamente (+15 vueltas por minuto). La hélice formada por una cinta de acero envuelve a un eje. La alimentación de la pulpa se realiza por un costado de la caja o sobre ambos costados. La agitación en la cuba es muy poca por lo que permite la clasificación fina (hasta 80 micrones). 2.3.2.

LOS HIDROCICLONES Los clasificadores (fig. 4.3) producen una separación similar a la anterior, por la aceleración centrifuga ejercida por la trayectoria circular de la pulpa, bombeando bajo presión al aparato dentro de éste. En consecuencia con lo anterior, la principal diferencia entre ambos tipos clasificadores húmedos estriba en el tamaño físico del equipo. Son más compactos los hidrociclones, incluyendo sus bombas, tanques de alimentación, etc., que los clasificadores de rastrillo o espiral, cuya área de “pool” y mecanismo de transporte de las arenas, significan un volumen mayor y, por ende, un mayor costo de mantenimiento. Aunque tanto hidrociclones como clasificadores mecánicos sean metalúrgicamente equivalentes, con técnicas de control similares y las mismas fórmulas para calcular eficiencias y cargas circulantes, etc., no cabe duda que a medida que aumenta la capacidad de tratamiento de la planta, y el tamaño de sus unidades de molienda y clasificación, las ventajas mecánicas y económicas de los hidrociclones son cada vez más decisivos, hasta tal punto que en proyectos nuevos rara vez se especifique clasificadores mecánicos.

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Mecanismo de un hidrociclón Aparato estático de operación continua que realiza la fuerza centrífuga para acelerar la velocidad de asentamiento de las partículas contenidas en una pulpa. Consiste en un recipiente de forma cónica, abierto en su ápice o descarga que está unido a una sección cilíndrica, la cual tiene una entrada de alimentación tangencial. Su principio de clasificación se basa en alimentar la pulpa a clasificar en forma tangencial a la altura de la parte cilíndrica originando un torbellino a lo largo de la superficie interior, que arrastrará partículas gruesas a la descarga (underflow) situada en la parte inferior del vértice cónico (APEX). El líquido contenido en los finos es forzado a evacuado el ciclón por la parte superior que se comunica con la tubería del rebose (VORTEX) formando un torbellino interno. El funcionamiento de un hidrociclón está afectado por varias variables entre los que destacan: DIÁMETRO DEL CICLÓN

DIÁMETRO DEL VORTEX VARIABLES RELACIONADAS CON EL CICLÓN

DIÁMETRO DEL APEX LONGITUD DE LA PARTE CILÍNDRICA

ÁNGULO DE INCLINACIÓN

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PORCENTAJE DE S LIDOS

VARIABLES RELACIONADAS CON LA PULPA MINERAL

DENSIDAD DE SÓLIDOS

CAUDAL ALIMENTADO

PRESIÓN DE ALIMENTACIÓN

Figura 4.7 Corte de un hidrociclón.

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Partes de un hidrociclón Cámara cilíndrica de alimentación (A) a la que la pulpa ingresa tangencialmente a presión por la tubería de alimentación (B). Esta parte cilíndrica está provista en su parte superior de un diagrama llamada vórtex finder (C) que luego se prolonga a través de una tubería (D) por donde serán evacuados los productos finos de la clasificación (rebose). Ver fig. 4.8 Sección cilíndrica (E) que se transformará en la parte inferior en un cono (F) que termina en una boquilla (G) por donde son evacuados los productos gruesos (descarga). Esta boquilla recibe el nombre de apex. Un hidrociclón se especifica por el diámetro de la cámara cilíndrica de alimentación Dc, siendo las dimensiones restantes funciones de esta magnitud. El vortex tiene un diámetro Do, que oscila entre el 30 al 40% del diámetro Dc y penetra hasta la sección cilíndrica para evitar los cortocircuitos que podrían arrastrar partículas gruesas al rebose. Parámetros básicos en un ciclón El parámetro más importante es el diámetro de ciclón. Esto es el diámetro interno de la cámara cilíndrica que recibe la alimentación. El siguiente parámetro en importancia es el área de tubo de ingreso, este es generalmente un orificio rectangular con la dimensión mayor paralela al eje del ciclón. El área básica se considera generalmente como 0,05 veces al cuadrado del diámetro del ciclón.

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3. RESUMEN DE LA UNIDAD Las operaciones de concentración de minerales requieren en sus circuitos una clasificación previa de los materiales, la cual se puede llevar a cabo en las etapas de trituración o molienda (conminución). La clasificación puede ser realizada en seco, en las operaciones de chancado o puede haber clasificación húmeda en los circuitos de molienda. La función de ambas modalidades de clasificación es la misma: la separación de partículas suficientemente finas del material en proceso de conminución, a fin de que estas puedan evitar la etapa de reducción de tamaño, en cuyo circuito se encuentra el aparato de clasificación para avanzar a la siguiente etapa. Dentro de la clasificación seca existe zarandas del tipo vibratoria y zarandas horizontales. La clasificación en húmedo se realiza en clasificadores mecánicos del tipo rastrillo y helicoidal. Sin embargo en la actualidad ha cobrado vigencia el uso de los hidrociclones, el cual es un aparato que utiliza fuerzas centrífugas para clasificar sólidos contenidos en una pulpa. Estos clasificadores son muy versátiles y presentan variadas ventajas respecto a los clasificadores convencionales mecánicos.

FIN DE LA UNIDAD

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