• Author / Uploaded
• nufri123

Citation preview

CONCENTRACION POR MEDIOS DENSOS Y PALLAQUEO DE MINERALES CONCENTRACIÓN.Es la separación de los minerales valiosos de los estériles, para obtener un alto contenido de la parte valiosa que puede ser comercializado en el procesamiento de las fundiciones. A. PALLAQUEO O ESCOGIDA A MANO. Un

método

muy

antiguo

de

concentración

de

mineral

grueso.

O,

más precisamente, preconcentración, todavía empleado en la actualidad, es la selección manual por color, llamado localmente "pallaqueo". Consiste como su nombre lo indica en el escogido a mano o mediante la ayuda de aparatos, de un mineral valioso aprovechando su diferenciación en color, brillo, fluorescencia, etc. de los minerales estériles. La selección de mineral por pallaqueo, se practicó en las primeras operaciones para mineral de alta ley donde no hay transporte la operación se hace a mano y vista se trata cada partícula de forma individual. La detención mecánica detecta solo una cualidad de los minerales como se puede ser el lustre, forma, textura y color. Una tecnología moderna y más sofisticada del mismo principio lo constituye la selección

electrónica

con

sensores

ópticos

o

fotométricos

(alternativamente podría ser de rayos x, de radiación natural o inducida, etc.). Generalmente el mineral grueso, previamente tamizado se carga en capas simples, sobre correas, transportadoras, expuestas a uno o varias sensores (normalmente ubicados sobre la polea de descarga), cuyos impulsos actúan sobre microprocesadores que hacen funcionar chorros de aire para desviar la caída de los trozos, conforme a un sistema "SI - NO".

Este

método

es

aplicable

como

medio

de pre

concentración de

minerales, cuando existe una diferencia notoria de color entre ganga y mena útil, y esta última se presenta en partículas discretas de unos tamaños no muy finos

(y no diseminados). A veces se les emplea para eliminar partículas de impureza de productos

no

metálicos;

y

en

la

industria

alimenticia

para

descartar contaminaciones de café, arroz, etc.

Mecanismo de Selección: I.

Individualización: Control del flujo de mineral alimentado tendiente a presentar cada particular en forma individual para su inspección.

II.

Detección: En

una

máquina

de

concentración

de

minerales

tiene

2

partes principales: Censor y componente electrónico. El método censor depende de mineral a tratar los minerales deben ser diferentes en alguna propiedad para que se puedan detectar .El censor debe producir una señal eléctrica basada en esta propiedad detectable. El censor debe producir una señal eléctrica basada en esta propiedad para lo cual se usa una amplia gama de propiedades del mineral. PROPIEDADES DE MINERAL: 1) Óptico: Reflactancia, polarizado, fotométrico natural e inducido (todas por fotomultiplicador) infrarroja,

transparencia

(Centelleo)

y

fluorescencia

(fotomultiplicador) 2) Conductividad: Bajo voltaje (resistencia) alto voltaje (inducción eléctrica) 3) Magnetismo: Detección de corriente parásita 4) Radioactividad: Natural, inducida por contador de centelleo. Los métodos de detección descritos tienen una atribución en común examinan solo la superficie e imponen ciertas limitaciones que la superficie debe estar limpia cambian el color y lustre y la composición química.

DUREZA: Generalmente, la ganga de un mineral es más dura que las menas útiles, produciéndose un enriquecimiento de estas últimas en las fracciones finas durante el proceso de conminación.

A veces, los sobre tamaños resultan ser prácticamente estériles después de ciertas etapas de reducción de tamaño, por lo cual se podría lograr una pre concentración con

tamizajes,

descartando

las partículas gruesas

(previo muestreo y ensaye sistemática de las fracciones granulométricas).

B. SEPARACION POR MEDIOS DENSOS

INTRODUCCION La separación en medios densos se aplica al pre concentración de minerales, es decir, a desechar la ganga antes de la molienda para la liberación final. También se utiliza en la preparación de carbón para producir un producto final comercialmente graduado, separando el carbón limpio de la pizarra más pesada o del carbón de alto contenido con ceniza. En principio es el más simple de todos los procesos gravimétricos y ha sido un gran método estándar de laboratorio para separar minerales de diferente densidad relativa. Se usan líquidos pesados de una densidad apropiada, de manera que los minerales más ligeros que el líquido tienden a flotar, mientras que los más densos que él se asienten. Puesto que la mayor parte de los líquidos que se usan en el laboratorio son tóxicos o despiden vapores dañinos, en las separaciones industriales el medio pesado es una suspensión espesa o una pulpa de algún mineral pesado en agua, que se comporta como un líquido espeso. La separación por medios densos es aplicable a cualquier mena en la cual, después 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 cuando 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 preferiblemente deben tener más de 3 mm de diámetro. Sin embargo la separación hasta 500 micras, se efectúa mediante separadores centrífugos. En un medio denso la separación es posible con menas en las que los minerales estén parcialmente unidos. Si los valores están finamente diseminados, no se puede desarrollar una diferencia apropiada de densidad entre las partículas trituradas por la aplicación de una trituración gruesa. 1. DEFINICION DE SEPARACION POR MEDIOS DENSOS La separación en medios densos consiste en separar sólidos en función de sus densidades usándose como medio un fluido de densidad intermedia, donde el sólido de densidad menor flota y el de densidad más alta se va al fondo (se hunde). El medio de separación denso se utiliza para pre-concentración y la concentración de una variedad de aplicaciones, incluyendo: Metales, óxidos y sulfuros

Minerales y silicatos industriales

Antimonio

Baritina

Bauxita

Carbón

Cromita

Diamante

Cobre

Feldespato

Oro

Fluorita

Hierro

Caliza

Plomo

Fosfato

Manganeso

Potasa

Níquel

Cuarzo

Estaño

Petalita

Zinc

Espodumeno

Los separadores Condor de medio denso, proporcionan una forma sencilla y rentable de separar y recolectar minerales valiosos utilizando un sistema multietapa controlado. La tecnología DMS se

utiliza para una amplia gama de separaciones minerales para producir concentrado de alta calidad. A menudo se utiliza una tarea de pre-concentración para separar los metales y minerales industriales para posteriormente mejorar en un proceso de molino o planta. Las aplicaciones comunes para la separación de mineral de medio denso (DMS, dense medium separation), incluyen carbón, diamante, estaño, plomo, zinc, tungsteno, níquel, cromo, manganeso, hierro, antimonio, fluorita, barita, bauxita, espodumeno, fosfato, potasa, etc. Los medios densos usados son: líquidos orgánicos, solución de sales en agua, sus pensiones de sólidos de granulometría fina en agua. 2. MÉTODOS DE SEPARACIÓN POR MEDIOS DENSOS La separación en medio denso se divide en dos métodos básicos de separación: estáticos y dinámicos. 2.1.

La separación estática Se caracteriza por el uso de aparatos concentradores con recipientes de varias formas, donde la separación se realiza en un medio relativamente estático bajo la influencia de simples fuerzas gravitacionales. La única fuerza actuante es la fuerza de gravitacional  La separación se realiza en estanques, tambores, vasos, conos.  Teóricamente cualquier tamaño de partícula puede ser tratado por medio denso. Prácticamente, en la separación estática se trabaja en un rango granulométrico de 150 mm (6pulg) a 6 mm (1/4 pulg), pudiéndose tratar tamaños de hasta 14 pulg

2.2.

La separación dinámica Se caracteriza por el uso de separadores que emplean fuerzas centrífugas, las cuales pueden ser hasta 20 veces mayores que la fuerza de gravedad que actúa en la separación estática.

En la separación dinámica el tamaño máximo que se puede tratar varía de 50 mm (2 pulg) hasta 18 mm (3/4 pulg), siendo el mínimo de 0,5 mm (28 mallas) a 0,2 mm (65 mallas).

Los equipos más importantes son los ciclones, no obstante existen otros equipos importantes como el Dyna-Whirpooly el separador Vorsyl.

3. LOS MEDIOS DENSOS

a) Líquidos orgánicos  Los líquidos orgánicos tienen baja viscosidad, son estables y prácticamente inmiscibles en agua.  Su aplicación industrial es limitada debido a que generalmente se descomponen químicamente, son tóxicos, corrosivos y de costo elevado.  Debido a los problemas de toxicidad de estos líquidos densos su uso es muy restringido, y si se usan, debe hacerse con mucho cuidado.  Los líquidos más utilizados son los siguientes : yoduro de metileno CH3I (=3.32 g/cm3); tetrabromoetano C2H2Br4 (=2,96 g/cm3);

bromoformo CHBr3 (=2,89 g/cm3); pentacloroetano C2HCl5 (=1,67 g/cm3); tetracloruro de carbono CCl4 (=1,50 g/cm3)  Algunos líquidos pueden mezclarse con tetracloruro de carbono y dar una variedad de densidades menores, por ejemplo: al mezclar bromoformo con tetracloruro de carbono se obtienen densidades de 1,58 g/cm3 a 2,89 g/cm3

Los líquidos orgánicos se emplean para separaciones de mena o carbón en laboratorio en el rango de 0.86 hasta 2.96 de densidad relativa. Estos ensayos determinarán la idoneidad del proceso a escala industrial. En el caso del carbón, a la hora de reducir el consumo de medio de separación debido a la adsorción de éste por el primero, puede ser necesario el tratamiento previo del carbón por un agente activo que va a crear, sobre su superficie, una película delgada de agua. b) Sales disueltas en agua

Para la separación del carbón se pueden emplear sales disueltas en agua como cloruro cálcico CaCl2 (2,15 g/cm³) y cloruro de zinc ZnCl2 (2,91 g/cm³). A causa de la baja densidad relativa de las soluciones de cloruro cálcico, es necesario inducir mecánicamente corrientes ascendentes para obtener separaciones de carbón a la densidad relativa requerida normalmente.

El proceso Belknap de cloruro es el único proceso que empleando un líquido pesado verdadero como líquido de separación ha sobrevivido industrialmente en la preparación del carbón. Este proceso separa el carbón del rechazo empleando cloruro cálcico en un rango de densidad relativa de 1.4 g/cm³ a 1.6 g/cm³. El cloruro cálcico se emplea para estabilizar y controlar la densidad del medio, puesto que el medio está formado por partículas finas de arcilla procedentes del carbón.

c) Suspensión de solidos  Se definen como líquidos en los cuales sólidos insolubles se dispersan manteniendo sus características de fluidez.  Los factores principales que se consideran en la elección del sólido para las suspensiones son: a) Dureza alta; b) peso específico alto; c) estabilidad química (resistencia a la corrosión);

d) sedimentación lenta y viscosidad tolerable; e) distribución granulométrica, tamaño y forma de los granos.  Los materiales normalmente usados en las suspensiones son: arcillas, cuarzo, barita, magnetita, galena, fierro- silicio molido o atomizado y plomo atomizado.  El fierro-silicio es el material más utilizado, alcanzándose densidades de hasta 3,5 g/cm³)  Las mezclas de Fe-Si tienen entre 15 a 22% de Si, y se recuperan por separación magnética de baja intensidad para su reutilización. Aunque actualmente no se emplean a escala industrial, hay en marcha desarrollos de nuevos procesos que están empleando los líquidos orgánicos. En un medio denso la separación es posible con menas en la que los minerales estén regularmente unidos. Si los minerales valiosos están finamente diseminados, no se puede desarrollar una diferencia apropiada de densidad entre las partículas trituradas por aplicación de chancado grueso.

4. DENSIDAD, DENSIDAD RELATIVA Y PESO ESPECÍFICO

Densidad o masa especifica En un fluido, es importante la densidad o masa específica ella permite calcular el peso del elemento de volumen que se considere, que es una posible fuerza exterior actuando sobre cada elemento de fluido. Para un elemento de volumen dV ubicado en algún punto del fluido y que contenga una masa dm, la densidad ρ en ese punto se define mediante. 𝜌=

𝑑𝑚 𝑑𝑉

Densidad relativa Es posible utilizar una escala de densidades relativas a la de alguna sustancia específica, por ejemplo existen las densidades de los fluidos respecto al agua, es decir. 𝜌𝑟 =

𝜌 𝜌𝑎𝑔𝑢𝑎

Densidad del agua a 4º C = 1g/cm3 Peso específico El peso específico denotado por γ se define como el peso por unidad de volumen del fluido 𝛾 = 𝜌𝑔

La unidad SI será N/m3.

5. RECUPERACION DEL MEDIO DENSO En general la recuperación del medio denso se efectúa de la siguiente forma:  Los productos de la separación, livianos y pesados, se retiran del aparato utilizado como parte de la suspensión y alimentan cada uno de los harneros de drenaje con parrilla de acuerdo a la granulometría de la mena tratada.  El medio denso pasa por la malla del harnero y va a un estanque de stock  Los productos van a un harnero de lavado donde se retiran las partículas que le recubren, siendo los productos finales de la separación.  El material que pasa por la malla, contaminando con finos de la mena, es concentrado para retirarle esos finos.  Los procesos de concentración que se usan son: flotación para recuperar galena, separación magnética para fierro-silicio y magnetita, clasificación para arenas.  El concentrado se desagua (clasificadores de espiral y espesadores) y retorna al estanque de stock donde se junta al medio denso drenado, siendo entonces recirculado.

6. APLICACIONES DE LA SEPARACIÓN POR MEDIOS DENSOS

Las aplicaciones de la concentración por medios densos serían las siguientes:  Producción de concentrado final: carbón y algunos minerales industriales.  Pre-concentración: diamante, sulfuros y óxidos metálicos.

7. CONDICIONES DEL MEDIOS DENSO Las condiciones de los medios densos deben ser tales que cumplan los siguientes requisitos:  La densidad del fluido debe tener un valor intermedio entre la de los sólidos a separa  La viscosidad del medio denso debe de ser lo más baja posible, para disminuir fuerzas de interacción solido-fluido (disminuir la fuerza de arrastre Fd) y así permitir adecuadas velocidades de sedimentación de las partículas.  Material que modifica la densidad del fluido para generar el medio denso, debe ser a más alta posible (de alta gravedad especifica) de tal manera que el volumen del solido requerido para incrementar la densidad del medio denso sea mínimo sin incrementar innecesariamente la viscosidad del medio  Debe producir un fluido de baja viscosidad  Debe producir un fluido denso muy estable, para mantener con una agitación mínima

8. HIDRODINÁMICA DE LA SEPARACIÓN EN MEDIOS DENSOS.

8.1.

Sedimentación de partículas

Definimos como "sedimentación" al proceso natural por el cual las partículas más pesadas que el agua, que se encuentran en su seno en suspensión, son removidas por la acción de la gravedad. Las impurezas naturales pueden encontrarse en las aguas según tres estados de suspensión en función del diámetro. Éstos son:

a) Suspensiones hasta diámetros de 10-4 cm. b) Coloides entre 10-4 y 10-6 cm. c) Soluciones para diámetros aún menores de 10-6 cm.

Estos tres estados de dispersión dan igual lugar a tres procedimientos distintos para eliminar las impurezas.  El primero destinado a eliminar las de diámetros mayores de 10-4 cm. constituye la "sedimentación simple".  El segundo implica la aglutinación de los coloides para su remoción a fin de formar un "floc" que pueda sedimentar.  Finalmente, el tercer proceso, que esencialmente consiste en transformar en insolubles los compuestos solubles, aglutinarlos para formar el "floc" y permitir así la sedimentación. A continuación detallaremos un cuadro en el que se presenta a título ilustrativo valores de la "velocidad de sedimentación" correspondiente a partículas de peso específico 2,65 kg. /dm3 y a una temperatura del agua de 10° C, teniendo en cuenta distintos diámetros y los tiempos necesarios para sedimentar 0,3 m.

8.2.

Velocidad de sedimentación.

La partícula que supondremos discreta y esférica se encuentra sometida a la acción gravitatoria, por lo que estará solicitada por una fuerza que le imprimirá un movimiento vertical uniformemente acelerado. Esa fuerza que denominaremos "activa" estará dada por: 𝐹𝑎 = 𝑊 − 𝐸 Donde: 𝐹𝑎 = fuerza activa 𝑊= peso de la partícula 𝐸 = Empuje  Escribiendo W en función de la masa específica y considerando su módulo tendremos: 𝑤 = 𝑚𝑔 𝑤 = 𝜌𝑠 𝑉𝑔 Donde: 𝜌𝑠 = densidad de la partícula  Haciendo lo propio para el empuje deducimos: 𝐸 = 𝑔𝑉𝜌 V= volumen desalojado

𝜌= densidad del liquido El módulo de la fuerza activa será entonces: 𝐹𝑎 = 𝑔𝑉(𝜌𝑠 − 𝜌)

Estratificación basada en diferencias de densidades, aumentada por el uso de corrientes ascendentes de un fluido de baja densidad 𝑠 = (𝜌𝑃 − 𝜌𝐿 )𝐷2

Donde: 𝑠= velocidad 𝜌𝑃 = densidad de partícula 𝜌𝐿 = densidad del liquido 𝐷 = Diámetro de la partícula

8.3.

Fundamentos de medios densos

Del equilibrio de fuerzas 𝑠 = 𝑔𝑉(𝑑 − 𝐷) − 𝑅 Donde: d= densidad de partícula D= densidad de suspensión magnética R= resistencia del líquido (viscosidad) S= velocidad de sedimentación V= volumen Si: S>0----- partícula sedimenta S2x103……………….Cd= 0,4 b. Para 0,5< Re< 2x103…………Cd= responde a la ecuación empírica 𝐶𝑑 =

24 3 + + 0.34 𝑅𝑒 √𝑅𝑒

c. Para Re< 0.5…………Cd= responde a las siguiente expresion

𝐶𝑑 =

24𝜇 𝑉𝑆 . 𝜌𝑝 . 𝜌

Numero de Reynolds. Sirve para determinar el tipo de flujo que se encuentra en flujo laminar o flujo turbulento Para valores extremos del número de Reynolds 𝑅𝑒 =

𝑑. 𝑣 𝑑. 𝑣 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 = 𝑛 𝜇

𝜇= viscosidad cinemática 𝑛= viscosidad dinámica 𝜇 = 𝑛/𝜌 𝑛=

𝜏 ∆𝑣/∆𝑦

𝜏= esfuerzo cortante, es la fuerza que se requiere para que una unidad de área de una sustancia se deslice sobre otra.

 Ley de Stokes es conocida como "Ecuación de Stokes" de la sedimentación y nos da el valor de la velocidad de sedimentación en función del diámetro de la partícula, su densidad y la viscosidad cinemática del agua, la que resulta a su vez función de la temperatura.

𝑉𝑡 =

𝑔𝑑 2 (𝜌𝑝 −1) 18𝜇

Donde d= diámetro de partícula 𝜌= densidad del fluido 𝜇= viscosidad del fluido 𝛿= densidad de la partícula

La figura muestra el efecto de las variables diámetro de partícula d y densidad de partícula.

Se puede establecer una similaridad entre sedimentación libre y separación por medios densos, si el diámetro de la partícula tratado es grande comparado con el espacio y tamaño de las partículas del medio. La figura detalla el efecto de las propiedades del fluido, viscosidad y densidad

El concepto necesario para comprender la concentración de solidos es la velocidad terminal, pues si las partículas adquieren Vt diferentes, de separar y concentran.

La velocidad terminar de sedimentación es la velocidad constante que adquiere un cuerpo cuando: 𝐹𝐻 = 𝐹𝑔 + 𝐹𝑒 = 0 𝐹𝑔 = 𝑚𝑔 𝐹𝑒 = 𝑚𝑓 𝑔 Donde 𝐹𝐻 = fuerza hidrodinámica 𝐹𝑔 = fuerza de gravedad 𝐹𝑒 = fuerza de empuje Para el régimen turbulento (alto número de 𝑅𝑒 ) o régimen de Newton (>1000), equivale a casos en que la viscosidad de fluido 𝜇 tiende a cero Para régimen laminar (bajo Re