Equipos gravimetricos n la recuperacion d oro

LA CONCENTRACIÓN CENTRÍFUGA

C ENTRÍFUGA GEKKO

1. CONCENTRACIÓN CENTRÍFUGA

Los equipos de concentración centrífuga aumentan la fuerza gravitacional para que la separación se efectué a un valor de varias veces “G”, por lo que, estos equipos son más eficaces que los equipos convencionales, donde la concentración de partículas de mayor peso específico se efectúan más fácilmente.

Por ejemplo, en un campo centrífugo de 200 Gs, una partícula de oro libre con peso específico de 18, pesará efectivamente aproximadamente 2061 veces más respecto a una partícula de ganga de tamaño equivalente con peso específico de 2.65.

Todos los fenómenos y fuerzas que interaccionan en la concentración gravimétrica también actúan en la concentración centrifuga, algunos fenómenos son de mayor importancia que otros. Cuando se desea sedimentar partículas finas, es necesario aumentar la fuerza requerida para vencer la resistencia del fluido, fuerza que es conocida como fuerza centrífuga que obedece a la ecuación:

FC=(m−m’ )ω2R−F R=m∂v t∂t

Donde: FC =fuerza centrifuga m= masa de la partícula m’=masa del fluido desalojado =velocidad angularω R=radio de giro de la partícula FR =fuerza de resistencia del fluido vt=velocidad tangencial 2.1. TIPOS DE EQUIPOS CONCENTRADORES CENTRÍFUGOS

Desde el punto de vista de su modalidad de trabajo en la industria en el campo de procesamiento de minerales, los equipos de concentración gravimétrica por centrifugación se agrupan en tres tipos, estos son:

1. Centrífugas de lecho sedimentado (centrífuga china, centrifuga Gekko).

2. Centrífugas de lecho fluidizado (Knelson, Falcon, y otros).

3. Centrífugas de lecho fluidizado pulsante (Jig Kelsey, concentrador MGS).

1. Centrífugas de lecho sedimentado (centrífuga china, centrífuga Gekko)

Adquiere la configuración de un tubo rotatorio instalado en un eje horizontal que gira a altas revoluciones por minuto. Se caracteriza por trabajar en forma discontinua. La alimentación de la pulpa al interior del rotor (carga) está de 2,5 a 3,5 minutos, en cuyo lapso de tiempo, las partículas más pesadas, como consecuencia de la fuerza centrífuga ejercida sobre ellas, tienden a sedimentarse sobre la pared más rápidamente, respecto a las livianas; el lavado del material

sedimentado (descarga) se realiza entre 0,5 a 1 minuto. En la figura 1 se observa la configuración del equipo con los dispositivos de alimentación de pulpa y agua.

Figura 1: Esquematización de un Figura 2: Centrifuga GEKKOCentrifugador Chino, Lou y Lin, 1981

2. Centrífugas de lecho fluidizado (Knelson, Falcon, y otros) Se caracterizan por trabajar con el movimiento de rotación y el proceso de fluidización en el rotor. La pieza principal de las centrifugas de lecho fluidizado es el tazón o cilindro rotante, donde la geometría del rotor adquiere una configuración distinta de acuerdo a los fabricantes.

En la operación de la centrifuga Knelson (figura 3), el agua se inyecta al rotor mediante una serie de orificios de fluidización, luego se introduce la pulpa a través de un tubo central vertical, la cual, en la base del tazón, debido a la fuerza centrífuga, es forzada a desplazarse por la parte exterior, subiendo por la pared del tazón, donde las partículas pesadas, una vez que se ha alcanzado la fluidización óptima, son atrapadas entre los rifles, creando así un lecho en el que se produce la concentración. Las partículas livianas son descargadas por la parte superior del tazón.

El cilindro rotante de la centrifuga Falcon, internamente, en la parte inferior, adquiere una forma cónica y en la parte superior una configuración cilíndrica en forma de anillos. En su operación, la pulpa es alimentada mediante un tubo central vertical al interior del rotor que jira a altas velocidades. Esta fuerza centrífuga aumenta la diferencia de la gravedad específica y la geometría del rotor facilita la retención de las partículas pesadas en preferencia a las partículas de menor peso específico, que son rechazadas por la parte superior del rotor en forma de rebose conjuntamente el agua del proceso, como se muestra en la figura 4. La inyección de agua a presión entre los rifles del rotor facilita la eficiencia de separación.

Figura 3: Centrifuga Knelson Figura 4: Separación en la centrifuga Falcon

3. Centrífugas de lecho fluidizado pulsante (Jig Kelsey, concentrador MGS) Los equipos de este grupo, además de utilizar el movimiento de rotación y agua de fluidización, utilizan un movimiento de pulsación similar al que se observan en los jigs y mesas vibradoras convencionales.

El jig centrífugo Kelsey, concebido a partir del jig Harz instalado en posición horizontal (Figura 5), emplea un mecanismo complicado que hace rotar la criba para generar el campo centrífugo, y un diafragma instalado detrás de la criba, donde ingresa agua a presión, permite el movimiento de la cama pulsante. La alimentación de la pulpa se realiza a través de una tobera vertical central, que luego de llegar a la parte superior de la cama pulsante, por el movimiento de pulsación y la generación de una fuerza centrífuga en el equipo, da lugar a la formación de dos corrientes de partículas, las livianas y de menor peso específico (que no atraviesan la cama) rebosan por la parte superior de la criba (colas) y la corriente pesada atraviesa la cama pulsante para descargarse producto concentrado.

El concentrador Multy Gravity Separator (MGS) se asemeja a una mesa vibratoria, en la que la tradicional superficie horizontal se encuentra envuelta en un cilindro cónico (Figura 6). La separación de las partículas pesadas respecto de las livianas se realiza por el efecto de la fuerza centrífuga y el cizallamiento producido por el campo oscilatorio del MGS. Las partículas pesadas se pegan a las paredes del tambor y luego son transportadas por los raspadores con dirección a la zona de descarga del concentrado y las partículas livianas son arrastradas en contra corriente por el flujo del agua de lavado a un extremo del tambor

donde son descargadas.

Figura 5: El jig centrífugo Kelsey Figura 6: Separador Multi Gravimétrico (GMS).

3.1. CONCENTRADOR KELSEY JIG

3.1.1. CARACTERISTICAS DE OPERACIÓN DEL KELSEY JIG

El diseño radical de la centrífuga Kelsey Jig toma una criba convencional y lo hace girar en una centrífuga, permitiendo la generación de fuerzas de 100x de gravedad. Esto resulta en una eficiencia incrementada de separación de partículas, particularmente de tamaño fino, reduciendo significativamente de efecto de fuerzas que impiden la separación de partículas finas.

La generación de la fuerza centrífuga es lograda por variables de control de velocidad de giro de la criba. Dentro del rotor una criba de forma parabólica es extendida coaxialmente junto con el rotor. La criba es alineada internamente con la cama que se esparce suavemente con la generación de la fuerza centrífuga. La carga a ser procesada se alimenta a través de una tobera central, en forma de pulpa, la cual llega a la base de la criba para que, en base al movimiento rotatorio, sea impulsada a la zona de concentración (cama). En esta operación las partículas sólidas de la alimentación son aceleradas hacia el lecho de la cama debido a la fuerza gravitacional aparente, mientras el lecho se eleva continuamente para desplazar selectivamente a las partículas de la alimentación.

Aquellas partículas cuya gravedad específica exceden a la del material que conforma la cama podrán pasar por el lecho de la cama, hacia los recipientes de retención de los concentrados de donde son descargadas a través de los spigots en forma de pulpas.

En cambio, los minerales más livianos (material estéril) que el lecho conformado por la cama serán descargados por encima del tope de los anillos de la criba de retención de la cama con la ayuda de los limpiadores.

El proceso de impedir el asentamiento dentro el lecho no es solo ejercido por la fuerza centrífuga sino también por la pulsación del lecho de la cama. La pulsación del lecho es logrado a través de los brazos de mecánicos conectados a los diafragmas instalados en la parte baja de los recipientes de retención de los concentrados.

La sección interna de los recipientes está encasillada por la criba de retención de la cama. Durante una operación normal cada recipiente de concentrado es suministrado con agua de tal

forma que el rango de suministro exceda el rango al cual el agua pase hacia fuera, debido a la fuerza centrífuga, a través de los spigots de descarga de concentrados.

El agua en exceso pasa a través de la criba de retención de la cama para descargarse en forma de pulpa conjuntamente con el material de menor peso específico al de la cama, por encima del anillo de retención de la cama.

El diafragma flexible de la criba es sellado a la sección externa en cada una de las celdas del concentrado. El agua contenida dentro de la celda presiona contra el diafragma, debido a la fuerza centrífuga actuando sobre este, y consecuentemente fuerza al diafragma en contra de las piezas que generan la pulsación. Estas piezas presionan contra el diafragma, a una frecuencia y amplitud fijada por el operador, dilatando así el lecho de la cama. Las ondas de golpe producidas por el pulso tienen un efecto doble.

Primeramente dilatan el lecho de la cama, como se mencionado en líneas arriba, permitiendo que los minerales entren al lecho. En segundo lugar, acentúan los valores de aceleración entre las partículas de gravedades específicas diferentes.Este fenómeno puede es explicado del siguiente modo:

Las partículas que son sometidas a una fuerza constante aceleraran a una razón proporcional a su masa hasta que alcancen una velocidad crítica. Esta velocidad crítica esta principalmente relacionada con el área de la superficie de la partícula, por lo tanto, las partículas del mismo tamaño pero de diferente gravedad específica se separaran cuando se coloquen en un campo de fuerza constante, pero disminuirán el grado de separación lentamente una vez que hayan alcanzado la velocidad crítica. Las ondas de choque, producidas por la acción pulsante de la criba, detendrán continuamente el asentamiento de las partículas de tal manera que estas no alcancen la velocidad crítica y como resultado estas se separaran a un rango inicialmente rápido a lo largo de él.

El clasificador hidráulico centrífugo Kelsey (jig Kelsey) fue desarrollado por Chris Kelsey en la década del 70 y desde 1990 se lo utiliza en varias empresas mineras grandes en el mundo.

El jig centrífugo Kelsey fue concebido a partir del jig Harz instalado en posición horizontal girando en un campo centrífugo como se muestra en figura 7.

El equipo emplea un mecanismo complicado que hace rotar la criba para generar el campo centrífugo y un diafragma fijo instalado detrás de la criba que permite el movimiento de la cama pulsante.

Figura 7. El jig Kelsey

Este sistema único de separación y recuperación patentada en más de 40 países, difiere de los demás jigs no solo porque trabaja a aceleraciones de gravedad mayores que llegan hasta 60 “Gs”, sino que la cama de partículas finas que se forman, actúan como una pulpa de medio denso que facilita la eficiencia de separación.

Respecto a los equipos de separación por gravedad denominados como convencionales, el jig Kelsey ofrece las siguientes ventajas:

Alta ley y recuperación. Eficiente recuperación de minerales finos de difícil recuperación por procedimientos

convencionales. Separación de minerales con bajo peso específico. Elevas capacidades de procesamiento. Proceso de una sola etapa, sin mixtos, solo concentraos y colas Operación continúa. Bajo consumo de energía. Amplio rango de densidades de pulpa de alimentación. No requiere deslame para el procesamiento de menas. Medioambientalmente aceptable (sin uso de reactivo)

En el procesamiento de menas auríferas ofrecen las siguientes ventajas:

Recuperación de partículas de oro libres menores a 5 micrones. Recuperación de minerales sulfurosos que contienen oro inferiores a 10 micrones. Elevados radios enriquecimiento de hasta 100:1. Las unidades operan continuamente. Una unidad completa con todos sus accesorios trabaja con la máxima eficiencia. Medioambientalmente aceptable.

Durante el funcionamiento de la máquina, la alimentación por la tobera central se realiza en un rango de 20 a 60 % sólidos, que por efecto de la fuerza centrífuga que genera la criba al rotar, la carga es lanzada contra la pared vertical de la criba, formando de esta manera una cama pulsante por efecto del diafragma. Durante esta operación las partículas pesadas atraviesan esa cama y se descargan en forma horizontal por el hucht en forma continua y los granos livianos salen del tazón, que forma la criba, por rebalse.

Para evitar el taponamiento de la criba, las partículas alimentadas deben ser 200 micrones menores a la abertura de la criba.

La capacidad del jig Kelsey depende del porcentaje de partículas pesadas que exista en la alimentación y que conformaran el concentrado.

Los jigs Kelsey pueden tratar partículas muy finas, hasta de 10 micrones, dependiendo de la aceleración que se imprima a la centrífuga. En la figura 43 se esquematiza el concentrador Kelsey Jig.

La figura 9 muestra el rango de tamaños de partículas en la que opera el Kelsey Jig en comparación a los otros equipos de concentración de tipo convencional.

Figura 8: Esquematización del Kelsey Jig.

Figura 9: Rango de trabajo del Kelsey Jig frente a otros equipos de concentración gravimétrica convencionales.

3.1.2. MODELOS DE KELSEY JIG

A. CENTRIFUGA KELSEY JIG MODELO J200

El equipo que corresponde a este modelo fue desarrollado principalmente para efectuar pruebas a escala de laboratorio y planta piloto, donde se analizan el efecto de todas las variables de operación que influyen en la concentración de una mena en particular vía aplicación del equipo Kelsey Jig. Una vez establecida las mejores condiciones de trabajo se realiza el escalamiento a un equipo industrial.

En tabla a se consignan las características de trabajo del KJC modelo J200.

Tabla a: Características técnicas del Kelsey Jig Mod. J200

Overall Dimensions 1025 x 640 x 748 mm

Operating Mass 350 kg

Number of Hutches 4Lubrication System Greasing points only

Pivot PinsMain ShaftDeublin Coupling

Pipework ConnectionsFeed Slurry Hutch Water

Concentrate Discharge

Tailings Discharge

20 mm N.B. open pipe15 mm N.B. BSP to Deublin coupling50 mm N.B. open pipe (hose to be fitted)50 mm N.B. open pipe (hose to be fitted)

Electrical Connections 3 phase, 15 A, 415 V, 50 Hz

Nominal Capacity 10-100 kg/h

Feed Pulp DensityNominalOptimum

25-65 % solids35-45 % solids

Maximum Feed Particle Size 500 µm

Hutch WaterStandard Water NozzleDiameterStandard Concentrate SpigotDiameterNominal Addition Rate MaximumAddition (Supply) RateMinimum Supply Pressure Maximum Particulate Size MaximumParticulate Content Acceptable pHRange

2.5 mm2.5 mm

15-30 l/min 40 l/min

250 kPa300 µm2000 g/t5-9

Standard Internal Screen Apertures 200, 300, 425 and 600 µm

Ragging MaterialBed Depths (Retention Rings) StandardRangeMinimum Particle Size

25 mm18-30 mm300 µm (200 µm internal screen)

Spin MotorSpecificationsNominal Operating Range

3.0 kW, 415 V, 50 Hz, 4 pole TEFC27.5-50 Hz

Pulse MotorSpecificationsNominal Operating Range

1.5 kW, 415 V, 50 Hz, 4 pole TEFC35-50 Hz

Pulse Amplitude (Stroke)Nominal Operating RangeMaximum

1.8-2.8 mm3.5 mm

B. CENTRIFUGA KELSEY JIG MODELO J1300

Al igual que en los otros equipos de este grupo, la centrifuga Kelsey Jig modelo J1300 (figura 10) involucra todos los parámetros de un jig convencional añadiéndole la fuerza centrífuga. Para una operación continua introduce un sistema automático de limpieza de criba controlado por PLC.

Figura 10. Kelsey Jig Modelo J1300

Sus características técnicas son: Velocidad de alimentación Granulometría de alimentación Densidad óptima alimentación Velocidad de giro Velocidad de pulsación Amplitud de golpe Punto de corte Agua de elutriación Abertura interna de la criba

:aprox. 25 t/h de sólidos :<500 µm:35-40 % de sólidos:150-250 rpm:1800-2400rpm :2-3 mm:3.0-6.0 s.g :300-600L/min:200-600 µm

C. CENTRIFUGA KELSEY JIG MODELO J1800

Las características técnicas de diseño de este modelo se consignan a continuación:

Velocidad de alimentación Granulometría de alimentación Densidad óptima alimentación Velocidad de giro Velocidad de pulsación Amplitud de golpe Punto de corte Agua de elutriación Abertura interna de la criba

:aprox. 60 t/h de sólidos :<500 µm:35-40 % de sólidos (óptimo):150-200 rpm:1800-2400rpm :2-3 mm:3.0-6.0 s.g :300-800L/min:200-600 µm

3.1.3. VARIABLES DE OPERACIÓN Las variables de operación que afectan el desempeño metalúrgico de la criba pueden ser divididas en dos categorías, estos son: A. LOS RELACIONADOS A LA ALIMENTACIÓN

Tipo de alimentación

Densidad de alimentación (relacionado con el flujo volumétrico) Caudal de alimentación (tonelaje) Distribución de tamaño de la alimentación Gravedad específica entre los minerales a ser separados

B. LOS RELACIONADOS CON LOS PARAMETROS DE LA MÁQUINA Velocidad de giro (campo gravitacional inducido) Frecuencia de pulso Amplitud de pulso (referido a la amplitud del golpe) Tipo de cama, gravedad específica y distribución de tamaño Profundidad del lecho de la cama Tamaño de apertura de la criba Caudal de adición de agua y presión

Para comprender adecuadamente el efecto de cada uno de los parámetros de la máquina es necesario describir lo siguiente: Cama (Ragging): Material granular sólido, aproximadamente con 40 % de tamaño mayor que la abertura de la rejilla de la criba, con una gravedad específica que esté entre el concentrado y los minerales denominados como ganga (cola). Velocidad de giro: Velocidad de rotación del rotor que gira conjuntamente la criba. Usualmente se expresa en revoluciones por minuto (rpm).

Frecuencia de pulso: Número de pulsaciones por minuto de cada brazo de pulso individual debido al accionamiento del motor de pulsación. Generalmente es expresado como pulsos por minuto (ppm).

Pulso Efectivo: Número real de pulsos por minuto que imprime cada brazo de pulsación, debido al efecto combinado del motor de rotación y el motor de pulsación. Es la suma de la velocidad de giro y la frecuencia de pulso. Este efecto es debido a las direcciones de giro y pulso rotando en direcciones opuestas.

Amplitud de pulsación: Desplazamiento que ocurre en la superficie de cada pulso (golpe).

Agua de pulsación: El agua de pulsación es suministrada a la criba a través de la tubería central de alimentación de agua, que se distribuye igualitariamente a cada una de las tolvas del Jig Kelsey vía un distribuidor de agua central. El agua ingresa por el fondo de cada recipiente (tolva) a través de una tobera de 2 a 8 mm de diámetro, dependiendo del modelo del jig. El agua de pulsación actúa como un medio por el cual los brazos de pulso se mueven y esto es convertido en la dilatación del lecho.

Toberas de agua: Estas toberas de alimentación de agua de pulsación, permiten regular el volumen y la presión del agua de pulso que entra en las tolvas de recepción del concentrado.

Espigots del concentrado: Los spigots del concentrado controlan el volumen de concentrado que puede fluir a través de las tolvas de recepción de concentrado En los equipos, los spigots son construidos de material sintético.

Portadores de spigots de Concentrado: Estos portadores de spigots, como su nombre indica, tienen la facultad de retener el spigot de descarga de concentrado. Estos portadores se ajustan a la tolva mediante roscas que permiten ser removidos para la limpieza de los spigots (toberas).

Cedazo de la Criba: El cedazo de la criba tiene una configuración cilíndrica y diseñada con aberturas. Este cedazo está inserto al ras dentro el molde de la criba, sellando la base y cada divisor de la tolva. Su función primaria es retener la cama (ragging) mientras permite la concentración de los materiales pesados, para que estos pasen a lo largo y dentro de las tolvas del concentrado.

3.1.4. APLICACIÓN

En la actualidad los concentradores centrífugos Kelsey Jig han sido instalados en más de 20 plantas ubicadas alrededor del mundo para el procesamiento de diferentes tipos de menas de hierro y estaño. El clasificador hidráulico Kelsey también ha sido utilizado exitosamente para la recuperación de cromita, tantalio, oro aluvial y de vetas en rangos de tamaño de partícula de hasta 5 micrones.

3.1.5. RESULTADOS OBTENIDOS CON EL CONCENTRADOR KELSEY JIG

A continuación se consignan los resultados típicos. MENA DE ORO. En el siguiente ejemplo se muestran los resultados obtenidos en el tratamiento de cinco muestras de arena aurífera.

La finalidad fue el de recuperar oro aluvial fino vía uso del concentrador Kelsey Jig, con cuyo propósito, las muestras fueron sometidas a una etapa de clasificación en 572µm de tamaño. La fracción mayor a este tamaño fue descartada por no ser portador de oro, sometiéndose al proceso de enriquecimiento solo la fracción menor al tamaño indicado.

En esta operación, las recuperaciones de oro en el concentrado del Kelsey Jig han estado comprendidos entre 89% a 96% La tabla b resume estos resultados. Tabla b: Resultados obtenidos de cinco muestras de yacimiento aluvial de oro.

MUESTRA ALIMENTACIÓN(g/t Au)

CONCENTRADO (g/t Au)

COLAS (g/t Au) %RECUPERACIÓN Au

Muestra 1 0.49 4.03 0.04 92.1Muestra 2 0.50 6.81 0.04 92.9Muestra 3 0.69 10.5 0.04 94.5Muestra 4 0.85 16.27 0.10 89.3Muestra 5 2.07 91.80 0.10 95.5

3.1.6. DIAGRAMAS DE FLUJO

La figura 11 muestra un flujograma típico de procesamiento utilizando esencialmente equipos Kelsey Jig. La operación de cada uno de los equipos KJC industriales puede ser establecida vía pruebas con el equipo modelo KJC J200 de menor tamaño. El diagrama de flujo siguiente ofrece ventajas significativas por su simplicidad y requerimiento de equipos adicionales.

Figura 11: Circuito típico de instalación del centrifugador Kelsey Jig.