EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE CONCENTRACIÓN DE MINERALES

Transcripción

1 EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE CONCENTRACIÓN DE MINERALES La evaluación técnica de los procesos de concentración de minerales o de sólidos particulados en general se realiza a través de índices mineralúrgicos como: Recuperación Razón de enriquecimiento Razón de concentración Índice de selectividad Todos estos índices requieren del conocimiento de la ley de las especies para su determinación.

2 EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE CONCENTRACIÓN DE MINERALES Dado que en un proceso de concentración se separan los concentrados, de los estériles y de los mixtos (cuando existen), a partir del alimento; los índices mineralúrgicos son obtenidos a partir de los balances de masa de cada una de las corrientes y/o de los balances de masa para cada una de las especies contenidas en cada corriente del proceso así: MIXTOS Especie a (ley mediana) Especie b (baja ley) Especie c (baja ley) ALIMENTO Especie a Especie b Especie c PROCESO DE CONCENTRACIÓN ESTÉRILES Especie a (baja ley) Especie b (alta ley) Especie c (alta ley) CONCENTRADOS Especie a (alta ley) Especie b (baja ley) Especie c (baja ley)

3 EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE CONCENTRACIÓN DE MINERALES De acuerdo con el balance de masa para las corrientes tenemos: De donde A: es la corriente del alimento C: es la corriente de los concentrados E: es la corriente de estériles M: es la corriente de los mixtos A= C+E+M De acuerdo con el balance de masa para una de las especies tenemos: Aa= Cc +Ee+Mm De donde, a,c,e y m son las leyes de una de las especies en las corrientes del alimento, concentrado, estériles y mixtos.

4 EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE CONCENTRACIÓN DE MINERALES LEY: Es la relación del elemento valioso o especie de interés en la masa total del mineral o de la corriente que lo contiene, y se expresa en relación de masa, fracción o porcentaje. Ley Wcorriente en la Wespecie que se encuentra la especie

5 EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE CONCENTRACIÓN DE MINERALES RECUPERACIÓN:(R) Determina la cantidad de una especie obtenida en el concentrado, respecto a la cantidad de la misma especie alimentada al proceso, y se expresa en porcentaje. R Cc Aa *100 ( a ( c e) * c e) * a *100

6 EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE CONCENTRACIÓN DE MINERALES RAZÓN DE CONCENTRACIÓN: (K) Es la relación entre el peso total del alimento y el peso total de la corriente de concentrado. K A C ( c ( a e) e)

7 EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE CONCENTRACIÓN DE MINERALES RAZÓN DE ENRIQUECIMIENTO: (Re) Es la relación entre la ley de la especie valiosa en el concentrado y la ley de la misma especie en el alimento. Re c e (1 K ) a a K

8 EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE CONCENTRACIÓN DE MINERALES ÍNDICE DE SELECTIVIDAD: (IS) Representa la efectividad del proceso para obtener una corriente de concentrado donde su mayoría es especie valiosa y una corriente de estériles donde la mayoría es de ganga. IS M * n m * N M: Ley de la especie valiosa en el concentrado m: ley de la especie valiosa en los estériles N: Ley de la ganga en el concentrado n: ley de la ganga en los estériles

9 CONCENTRACIÓN POR GRAVEDAD Los métodos de concentración gravimétrica separan minerales de diferente densidad relativa, a partir del movimiento que experimentan por la aplicación de la fuerza de gravedad y la fuerza aplicada por un fluido como el agua o el aire. Dado que el medio de separación de las especies es un fluido, se requiere tener un conocimiento de la dinámica de fluidos, la cual en términos generales ha permitido establecer que: l p f f 2.5 la concentración es técnicamente efectiva l p f f 1.25 la concentración no es efectiva técnicamente

10 CONCENTRACIÓN POR GRAVEDAD La concentración por gravedad es uno de los procesos de separación de especies más económico que existe, por lo que es ampliamente utilizado en minerales de bajo costo (siempre y cuando sus propiedades se ajusten a los requerimientos de separación a través de la fuerza de gravedad). Así mismo este proceso es más eficiente para partículas con un rango de tamaño estrecho y hasta cierto valor, a medida que aumenta el tamaño de la partícula, aumenta la eficiencia de la separación (dependiendo de la diferencia relativa de densidades y del proceso ce concentración gravimétrica a utilizar).

11 CONCENTRACIÓN POR GRAVEDAD Los procesos de concentración por gravedad se diferencian por el tipo de movimiento que le aplican a las partículas para su separación, así: Concentración por impulsos (pulsadoras Jigs) Concentración por sacudimiento (mesa Wilfley) Concentración de flujo por gravedad o Concentradores de artesa (Espiral Humpreys) o Concentradores de canaleta (Cono Reitchert)

12 CONCENTRADORES DE IMPULSOS (JIGS) Son cribas, tamices o rejillas sumergidas en un fluido, que le imprime movimiento vertical a las partículas a clasificar, de tal forma que por efecto de la diferencia en su densidad, experimenten aceleración diferencial y por lo tanto las partículas más densas se depositan en el fondo (en contacto con la rejilla), mientras que las más livianas se depositan en la parte superior, formando estratificaciones fácilmente separables. Los concentradores por impulsos son utilizados principalmente para concentrar partículas con tamaños entre 0,5 y 200mm, por la eficiencia lograda en este rango de tamaños.

13 CONCENTRADORES DE IMPULSOS (JIGS) FLUIDO FLUIDO

14 CONCENTRADORES DE IMPULSOS (JIGS) Mecanismo de la separación por impulsos El fluido se encarga de separar las partículas de la parrilla y crear un lecho abierto durante el ascenso del conjunto fluido - partículas, en esta etapa se experimenta una desaceleración por efecto de la fuerza de gravedad que actúa sobre cada uno de los constituyentes del conjunto. Una vez las partículas alcanzan una velocidad cero (recorrido máximo), empiezan a descender en contracorriente, lo que les proporciona una velocidad selectiva de acuerdo con sus densidades. Adicionalmente, el fluido desciende con aceleración restringida, producto del contacto de las otras capas de fluido u ondas que se forman en el interior del tanque.

15 CONCENTRADORES DE IMPULSOS (JIGS) La velocidad selectiva alcanzada por las partículas y la aceleración restringida con la que desciende el fluido, hacen que el mineral más denso y con mayor tamaño de partícula sea capaz de vencer más fácilmente la fuerza de empuje que le imprime el flujo en contracorriente y por lo tanto llega primero a depositarse sobre la parrilla, mientras que el mineral menos denso y más pequeño por su menor velocidad llegará al final de cada etapa de pulsación y por lo tanto se depositará en la parte superior del lecho.

16 CONCENTRADORES DE IMPULSOS (JIGS) h Fg Fg FLUIDO FLUIDO Partícula densa Partícula liviana h, es la amplitud

17 CONCENTRADORES DE IMPULSOS (JIGS) Altura máxima de las partículas Descenso de las partículas V L =0 V L = baja V d =0 Fg V d =alta Fg Fg Fg FLUIDO FLUIDO

18 CONCENTRADORES DE IMPULSOS (JIGS) Antes del proceso de separación Recuperación: Alta Enriquecimiento: Alto FLUIDO FLUIDO

19 CONCENTRADORES DE IMPULSOS (JIGS) Recuperación: baja Enriquecimiento: alto FLUIDO

20 CONCENTRADORES DE IMPULSOS (JIGS) Recuperación: Baja Enriquecimiento: Bajo FLUIDO

21 CONCENTRADORES DE IMPULSOS (JIGS) La separación (concentración) por pulsación de partículas densas y grandes, de las livianas y pequeñas es ampliamente selectiva, no obstante cuando no existe una diferencia clara entre el tamaño de las especies densas y el de las especies livianas el proceso se hace más complejo, por lo que es importante tener en cuenta los siguientes sugerencias: 1. Si las partículas densas son más pequeñas que las livianas, la diferencia entre el punto máximo que alcanza cada especie no es muy marcada, por lo tanto, es posible que durante el descenso las partículas no alcancen una diferencia significativa de su velocidad y por lo tanto esto puede comprometer principalmente el enriquecimiento. Para contrarrestar este efecto se debe procurar un aumento en la amplitud de las pulsaciones.

22 CONCENTRADORES DE IMPULSOS (JIGS) 2. Si se desea aumentar la ley (enriquecimiento) una buena práctica es aumentar la frecuencia de las pulsaciones y reducir la amplitud, estos movimientos rápidos y cortos de las partículas facilitan su separación absoluta. 3. El aumento de la amplitud y la reducción de la frecuencia de las pulsaciones mejora la recuperación. 4. Una capa relativamente gruesa del material ligero favorece la recuperación del mineral denso, mientras que una capa grueso de mineral denso facilita un aumento en su ley.

23 CONCENTRADORES DE SACUDIDAS (MESA WILFLEY) Este proceso de concentración se lleva a cabo en una mesa ligeramente inclinada, sobre la cual se alimentan pulpas con aproximadamente 25% de sólidos, los cuales experimentan un movimiento asimétrico (sacudidas), lo que proporciona su desplazamiento en diagonal a lo ancho y largo de la mesa.

24 CONCENTRADORES DE SACUDIDAS (MESA WILFLEY) En general este proceso se utiliza para separar partículas de menor tamaño que las separadas en los concentradores por impulsos y la selectividad de la separación depende de variables como: Variables de diseño: Geometría de la mesa Material de la superficie de la mesa Láminas separadoras (forma y distribución) Aceleración de las sacudidas Velocidad del motor Controles de operación Inclinación de la mesa Densidad de la pulpa alimentada Caudal del agua de lavado Ubicación del punto de alimentación

25 CONCENTRADORES DE SACUDIDAS (MESA WILFLEY) La separación de las especies se produce gracias a la diferencia de velocidad que experimenta cada partícula de acuerdo con su tamaño y densidad cuando fluye sobre la capa del líquido que actúa como medio de separación. Para entender el mecanismo de separación estudiemos el comportamiento sobre la mesa, tanto del líquido como de los sólidos a separar. 1. Cuando la capa de líquido fluye sobre la superficie plana e inclinada de la mesa, la capa inferior del líquido (la que se encuentra en contacto con la mesa) posee una velocidad inferior que la capa del líquido que se encuentra en la parte superior, esto se debe a la fricción existente entre la superficie de la mesa y la capa inferior del líquido.

26 CONCENTRADORES DE SACUDIDAS (MESA WILFLEY) Capa de líquido Superficie de la mesa V

27 CONCENTRADORES DE SACUDIDAS (MESA WILFLEY) 2. Si se introducen partículas en el interior de la capa de agua, las partículas pequeñas se moverán a menor velocidad que las partículas grandes, ya que se encuentran en la zona de menor velocidad del líquido. Capa de líquido Superficie de la mesa V

28 CONCENTRADORES DE SACUDIDAS (MESA WILFLEY) 3. Las partículas de mayor densidad experimentan menor velocidad que las partículas livianas, ya que las partículas densas tienden a viajar a la parte inferior de la capa de líquido, por efecto de la fuerza de gravedad. Capa de líquido Partículas densas Partículas livianas Superficie de la mesa V

29 CONCENTRADORES DE SACUDIDAS (MESA WILFLEY) Las partículas con menor velocidad tienen menor probabilidad de ser arrastradas por el líquido o agua de lavado utilizada en el proceso, por lo tanto, estas recorren un mayor camino que las partículas que experimentan una mayor velocidad sobre la mesa. Baja velocidad Alta velocidad

30 CONCENTRADORES DE SACUDIDAS (MESA WILFLEY) El proceso de concentración en mesa es más eficiente cuando el tamaño medio de las partículas más densas es menor que el tamaño medio de las partículas de la especie liviana, por lo tanto la selectividad de este proceso es mucho mejor cuando las partículas han sido previamente clasificadas. Adicionalmente, a medida que aumenta el rango de tamaño de partícula alimentado al proceso, la selectividad disminuye, esto se debe a que se corre el riesgo de tener una mezcla de partículas densas con tamaños desde finos hasta gruesos y livianas con tamaños desde finos hasta gruesos, lo que producirá como resultado unos mixtos conformados por partículas densas de tamaño grueso y livianas de tamaño fino.

31 CONCENTRADORES DE SACUDIDAS (MESA WILFLEY) El ángulo de la mesa también juega un papel importante, entre mayor sea el tamaño de las partículas y/o sus densidades, mayor debe ser el ángulo para obtener una mejor selectividad y con ello un mejor enriquecimiento (diferencia notoria entre las zonas de corte de concentrados medios y colas). No obstante, entre más bajo sea el ángulo de inclinación de la mesa, mayor será la selectividad del proceso. La longitud del recorrido y la velocidad de las sacudidas influyen en la recuperación de las partículas, las partículas más finas requieren de mayor velocidad y de un recorrido más corto para obtener una mejor separación.