Principios de Separación por Medios Densos (SMD) en la Industria Minera

Principio de Área en la Separación por Medios Densos (SMD)

Definición y Representación Matemática

El principio de área en SMD establece que el tamaño crítico de una partícula que puede sedimentar en un estanque es independiente de la profundidad, ancho y largo del estanque, siempre que el producto de estas dimensiones sea constante. Esto se aplica a todas las zonas de separación donde las partículas son movidas por un fluido en dirección normal a la fuerza de asentamiento.

La representación matemática del principio de área es:

A = Qw / vs

Donde:

• A: Área de sedimentación
• Qw: Caudal volumétrico del fluido
• vs: Velocidad de sedimentación de la partícula

Obtención de la Representación Matemática

La probabilidad de asentamiento de una partícula se calcula igualando los tiempos de caída vertical (tv) y recorrido del agua (th):

tv = h / vs

th = L / vh

Donde:

• h: Profundidad del estanque
• L: Largo del estanque
• vh: Velocidad horizontal del fluido

Igualando tv y th, y considerando que Qw = b x h x vh (donde b es el ancho del estanque), se obtiene:

h / vs = L / vh

h / vs = (L x b x h) / Qw

Simplificando, se llega a la ecuación del principio de área:

A = Qw / vs

Área Total de un Espesador

El área total de un espesador se calcula mediante la siguiente fórmula:

AT = Ts(Dwf - Dwi) / (Vs)(df) m2

Donde:

• AT: Área total del espesador
• Ts: Toneladas de sólidos por hora
• Dwi: Dilución de la pulpa inicial
• Dwf: Dilución de la pulpa final
• Vs: Velocidad de sedimentación
• df: Densidad del fluido

Demostración de la Fórmula

La fórmula se deriva del principio de balance de masa y el principio de área. El balance de masa establece que las aguas que entran al espesador son iguales a las aguas que salen:

Ts x Dwi = Ts x Dwf + Tof

Donde Tof es el caudal de agua que sale por el overflow. Despejando Tof, se obtiene:

Tof = Ts(Dwi - Dwf)

El caudal volumétrico del overflow (Qof) se calcula como:

Qof = Tof / df = Ts(Dwi - Dwf) / df

Aplicando el principio de área (A = Qof / Vs), se obtiene la fórmula del área total del espesador:

AT = Ts(Dwf - Dwi) / (Vs)(df) m2

Mesas de Sacudidas

Movimiento de Partículas

En una mesa de sacudidas, las partículas más densas avanzan longitudinalmente más despacio que las menos densas debido a su mayor contacto con la superficie de la mesa. Las partículas menos densas, al estar apoyadas sobre otras partículas, tienen menos inercia y avanzan más rápido.

En sentido transversal, las partículas menos densas avanzan más rápido debido a la sedimentación y estratificación. Las partículas menos densas se ubican en la parte superior, donde son sometidas a la acción de las películas fluyentes transversales con diferentes velocidades.

Comparación entre SMD y Flotación por Espuma

Ventajas de SMD

• No requiere molienda fina, en algunos casos solo chancado.
• El medio separador (pseudofluido) es recuperable y retorna al circuito.

Limitaciones de SMD

El uso de SMD no se ha generalizado en la industria debido a que la mayoría de las menas se encuentran en bajas proporciones y finamente diseminadas, lo que exige moliendas finas para liberar los minerales de interés. Para evitar el aumento de la viscosidad del pseudofluido, se recomienda lavar las menas después del chancado y durante la clasificación para eliminar las lamas.

Características del Pseudofluido en SMD

El pseudofluido utilizado en SMD debe tener las siguientes características:

• Densidad superior a la densidad de los minerales de ganga.
• Mínima viscosidad para permitir altas velocidades de sedimentación de los minerales densos.

Limitaciones de SMD en Menas Sulfuradas de Cobre

SMD no es adecuado para menas sulfuradas de cobre de bajas leyes porque los sulfuros se encuentran finamente distribuidos en la matriz, lo que requiere molienda fina para su liberación. SMD se aplica a menas de leyes relativamente altas donde es posible liberar los minerales de interés a granulometrías superiores a 65 mallas.

Manejo de Aguas en Tranques de Relaves

Importancia de la Revancha

La revancha es la diferencia de cota entre la berma del coronamiento y la cota superior del lago de aguas claras. La legislación exige una altura mínima de 2 metros. La pérdida de la playa en un tranque puede provocar inestabilidad del muro y riesgo de colapso.

Operación Segura de un Tranque de Relaves

Para lograr un almacenamiento seguro en un tranque de relaves, se deben realizar los siguientes controles:

• Controlar la cantidad y calidad de las arenas para mantener la estabilidad del muro.
• Formar una playa de arenas extensa para mantener la laguna de aguas claras alejada del muro.
• Mantener una revancha mínima de 2 metros.
• Recuperar aguas claras desde la laguna y drenes.
• Controlar periódicamente posibles deformaciones y filtraciones en el muro.

Jigs

Funcionamiento

El jig es un equipo de concentración gravimétrica que utiliza pulsos de agua para separar minerales de diferente densidad. Durante el ascenso del stroke (dilatación), las partículas livianas flotan y se separan de las pesadas. Durante el descenso del stroke (compactación), las partículas pesadas sedimentan más rápido y se separan en el hutch (depósito inferior).

Recuperación del Medio Separador en SMD

Los productos hundidos y flotados se separan del medio separador mediante cribas drenadoras y lavadoras. El medio recuperado se recircula al equipo concentrador después de eliminar el exceso de agua, las partículas de mineral disgregado y ajustar la densidad.

Métodos de Construcción de Muros en Tranques de Relaves

Método Aguas Abajo

El método de construcción de muros “aguas abajo” presenta mayor estabilidad porque las arenas se depositan sobre arenas compactadas, alejándose del lago.

Método Aguas Arriba

El método “aguas arriba” es menos estable porque parte de la arena queda depositado sobre lamas, lo que afecta la estabilidad del muro.

Preparación de Menas para SMD

Harneado y Lavado

El harneado se realiza para proporcionar a las partículas la granulometría adecuada para la separación. El lavado se realiza para retirar las partículas menores a 65 mallas y evitar que se mezclen con el pseudofluido, lo que causaría disminución de la densidad y aumento de la viscosidad.

Conclusión

La separación por medios densos (SMD) es una técnica de concentración de minerales que ofrece ventajas como bajo costo y recuperación del medio separador. Sin embargo, su aplicación está limitada a menas de leyes relativamente altas y granulometrías gruesas. La comprensión de los principios de SMD, el diseño y operación de los equipos, y el manejo adecuado de los relaves son fundamentales para el éxito de esta tecnología en la industria minera.